Поглотительная способность почвы плодородие почв

Поглотительная способность почв, ее роль в плодородии почв

Поглотительная способность почв – свойство поглощать и удерживать твердые, жидкие и газообразные вещества. Это свойство почвы было известно еще в Древней Греции и Древнем Риме, и его широко использовали мореходы для опреснения воды.

Механическая поглотительная способность

Способность почвы как пористого тела механически удерживать твердые вещества из фильтрующихся через почву суспензии и каллоидных растворов называется механической поглотительной способностью.

При механическом поглощении задерживается лишь такие частицы, диаметр которых больше диаметра пор почвы. Поэтому этот вид поглощения зависит прежде всего от гранулометрического состава почвы:

• чем тяжелее почва, тем меньше диаметр ее пор,
• тем сильнее механическое поглощение.

Механическая поглотительная способность играет определенную роль в почвообразовании и плодородии почв. Она предотвращает вымывание из почвы илистых и коллоидных частиц и тем самым делает устойчивыми такие показатели, как:

• гранулометрический состав почвы,
• обменное поглощение и т.д.

Благодаря механическому поглощению из пахотного слоя не вымываются плохо растворимые в воде минеральные удобрения. В условиях поливного земледелия в результате механического поглощения образуются новые почвы.

Это происходит в таких районах орошаемого земледелия, где вместе поливными водами на поля попадает большое количество взвешенных в воде пылеватых, илистых и коллоидных частиц.

Эти частицы постепенно накапливаются и формируют в течение десятилетий и столетий значительную толщу.

Нечто подобное характерно и для пойм, на поверхность которых во время паводка приносится большая масса минеральных и органических частиц, которые, постепенно накапливаясь, формируют своеобразный почвенный профиль.

Физическая(молекулярная) поглотительная способность

Под физической, или молекулярной, поглотительной способностью подразумевается способность почвы удерживать на поверхности твердых частиц вещества за счет адсорбционных сил, которыми обладают эти частицы.

При этом концентрация молекул растворенного вещества в пограничном слое раствора, окружающего почвенные частички, увеличивается. Так как свободной энергией обладают коллоидные частички, то физическая поглотительная способность почвы зависит главным образом от наличия в ней этих частичек.

Путем физического поглощения в почве могут накапливаться вода, газы, молекулы растворенных в почвенной влаге электролитов, а также продукты расщепления разнообразных солей.

При поглощении воды вокруг коллоидных частичек создаются водные оболочки, которые при их малой толщине прочно удерживаются. Утолщаясь, эти оболочки приобретают некоторую подвижность, а вода частично становится доступной растениям.

Количество воды и других веществ, поглощаемых почвой, невелико, поэтому практического значения этот вид поглотительной способности не имеет.

Химическая поглотительная способность

Химической поглотительной способностью называется способность почвы накапливать трудно растворимые в воде соединения, образующиеся в результате химических реакции, протекающих в почвенном растворе и на границе твердой фазы почвы.

Химическая поглотительная способность играет большую роль в накоплении и закреплении в почве фосфора, кальция, железа и алюминия.

Благодаря химическому поглощению в почве накапливаются фосфаты, которые становятся доступными растениями лишь при изменении реакции среды. В противном случае они находятся в почве как балласт. Поэтому химическое поглощение играет и отрицательную роль.

Биологическая поглотительная способность

Способность почвы накапливать в результате деятельности растении и микроорганизмов элементы зольной пищи, азот и физиологически активные вещества называются биологической поглотительной способностью.

Биологическое поглощение избирательно:

• растения и микроорганизмы усваивают элементы питания не пропорционально содержанию их в почве, а исходя из физиологической потребности.

При биологическом поглощении элементы питания, не поглощаемые или плохо поглощаемые обменным и химическим путем задерживаются и накапливается в верхнем части профиля.

Биологическим путем поглощаются в том или ином количестве все элементы необходимые для растений и микроорганизмов – К. Р. Md Ca и др.

Но особенно велика роль биологического поглощения в накопления нитратов. Которые химическим или каким – либо другим путем не закрепляется в почве и поэтому на поровых полях в течении почти всего года, а на других весной и осенью когда эффективность биологического поглощения невелика интенсивно вымываются из почвы.

Источник

Поглотительная способность почв

Виды поглотительной способности. Почвенный поглощающий комплекс и особенности обменного поглощения ионов. Поглотительная способность почв качественного урожая сельскохозяйственных культур. Расчет суммы ионов кальция и магния комплексометрическим методом.

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Министерство сельского хозяйства Российской Федерации

ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный аграрный университет

имени императора Петра I»

Факультет агрономии, агрохимии и экологии.

Кафедра агрохимии и почвоведения.

На тему: « Поглотительная способность почв»

Выполнил студент АА-2-2а Мельникова М.А.

Руководитель: доцент, кандидат биологических наук Буданцев П.Б.

1. Виды поглотительной способности

2. Почвенный поглощающий комплекс и особенности обменного поглощения ионов

3. Поглотительная способность почв качественного урожая с/х культур

4. Определение суммы ионов кальция и магния комплексометрическим методом

Почва, естественное биокосное тело, является результатом взаимодействия различных экологических факторов: материнской породы, рельефа, климата, биоты и времени, прошедшего с момента выхода пород на поверхность и начала процессов выветривания и почвообразования.

Изучение закономерных соотношений между почвой и средой ее формирования, в их взаимодействии и развитии, является, согласно В.Р.Волобуеву (1963), содержанием особой научной дисциплины — экологии почв. И.А.Соколов (1982) назвал экологию почв учением о зависимости почв от факторов почвообразования, связывающим учение о генезисе с учением о географии почв.

Одной из наиболее актуальных и значимых проблем в экологии является проблема развития экосистем и, в частности, почвы. Совершенно очевидно, что без восстановления картины исторического хода естественного развития почв и почвенного покрова невозможно определение тенденции дальнейшего изменения изучаемых природных объектов и, следовательно, прогнозирование их состояния.

Целью данной работы было выявление закономерностей формирования почвенного поглощающего комплекса. Поглотительная способность почв является их важнейшей характеристикой. Она определяет плодородие почв, обеспечивает один из механизмов устойчивости почв по отношению, в первую очередь, к химическому загрязнению, кислотным выпадениям за счет буферных свойств.

К.К.Гедройц указывал, что максимальная производительность почвы, т.е. величина урожая, который почва способна давать, находится в теснейшей зависимости от величины и свойств почвенного поглощающего комплекса, а процесс почвообразования состоит, главным образом, в изменении, создании и разрушении поглощающего комплекса почв (Гедройц, 1935; 1955). Вместе с тем, “плодородие как историческое понятие, развивающееся во времени и пространстве, нельзя рассматривать, игнорируя материю и энергию, заложенную в материнской породе, из которой образуется почва” (Чижиков, 1969, с.146). Плодородие почв обеспечивается составом почвообразующей породы, в первую очередь, содержанием Ca и Mg, определяется почвообразующим потенциалом породы и развивается по мере формирования почвенного поглощающего комплекса. Под почвообразующим потенциалом породы мы понимаем максимальную величину емкости поглощения, которую могут иметь сформированные на данной породе почвы (за исключением органических горизонтов и почв, развивающихся при значительном поступлении веществ из других источников).

поглотительный почва урожай ион

1. Виды поглотительной способности почв

Поглотительной способностью почвы называется её свойство обменно или необменно поглощать твёрдые, жидкие и газообразные вещества или увеличивать их концентрацию у поверхности содержащихся в почве коллоидных частиц. В почвоведении выделяют пять видов поглотительной способности.

Механическая поглотительная способность. Способность почвы поглощать, задерживать поступающие с водными или воздушными потоками твёрдые частицы, размер которых больше почвенных пор, т.е.dr dn, где dr — диаметр частиц, dn — диаметр пор почвы.

Физическая поглотительная способность. Способность почв увеличивать концентрацию молекул у поверхности тонкодисперсных частиц за счёт избыточной поверхностной энергии, что в конечном итоге меняет поверхностное натяжение почвенного раствора, окружающего почвенные частицы. Выраженность физического поглощения определяется как величиной и характером поверхности тонкодисперсной фазы, так и спецификой молекул.

Так, например, ряд, характеризующий энергию поглощения газов по степени её возрастания, выглядит следующим образом:

Биологическая поглотительная способность. Поглощение элементов или веществ живыми организмами (растениями, животными, микроорганизмами). Биологическое поглощение отличается высокой селективностью и, в основном, обуславливается процессами питания организмов, развивающихся в почве и на её поверхности (рис. 7.1).

Физико-химическая, или обменная, поглотительная способность. Способность почвы поглощать и обменивать ионы, находящиеся на поверхности твёрдой фазы, на эквивалентное количество ионов почвенного раствора.

2. Почвенный поглощающий комплекс и особенности обменного поглощения ионов

Это свойство почвы обусловлено наличием в её составе так называемого почвенного поглощающего комплекса (ППК), основными компонентами которого являются почвенные коллоиды.

Коллоиды — это частицы размером n*10 -7 см,имеющие высокую удельную поверхность и определённое строение, иначе называемые мицеллами. (рис.7.2.)

В зависимости от заряда потенциалопределяющего слоя мицеллы подразделяются на ацидоиды (отрицательный заряд), базоиды (положительный заряд) и амфолитоиды ( переменный заряд в зависимости от реакции серы).

Раньше предполагали, что коллоидные частицы имеют форму шара. Теперь доказано, что форма частиц может быть разнообразной: вытянутой в форме веретена, шарообразной или нитевидной. С помощью электронного микроскопа установлено, что золь окиси железа имеет нитевидную или листочкообразную форму частиц, каучук — веретенообразную форму, золото — многогранную.

При раздроблении любого тела сильно возрастает общая поверхность веществ, а вместе с ней и поверхностная энергия. Если 1 см 3 какого — либо вещества раздробить на мелкие кубики, то общая поверхность их сильно увеличится (табл.58).

Коллоидные системы, имеющие большую поверхность дисперсной фазы, обладают огромным запасом поверхностной энергии. В грубодисперсных системах эта энергия незначительна и ею можно пренебречь. Но в тонкодисперсных системах,когда отношение поверхности к объёму превышает -10 4 ,поверхностная энергия имеет огромное значение. Поэтому высокодисперсные системы, как правило, очень активны: они вступают в химические соединения, служат катализаторами и часто создают неустойчивые системы.

Согласно второму началу термодинамики эта свободная поверхностная энергия стремится перейти в потенциальную, что вызывает изменение дисперсной системы. Поэтому в коллоидных системах происходит постепенный, иногда очень длинный процесс объединения коллоидных частиц, их укрупнение. Но этому противодействует однозначность коллоидных зарядов. В связи с тем что гранулы коллоида заряжены однозначно ( например, у золя железа положительно, у гуминовой кислоты отрицательно), отдельные частицы отталкивают друг от друга, что создаёт стабилизацию коллоидной системы. Сохранению коллоидной дисперсной системы в дисперсном, золеобразние частиц, вызываемое движением молекул растворителя.

Наличие в почве коллоидов с разными зарядами приводит к их взаимодействию, взаимной коагуляции, в результате чего образуются коллоиды сложного состава. Благодаря низкому потенциалу они малоподвижны, не вымываются из почвы и накапливаются в значительных количествах.

Кроме кремнекислоты и полуторных окислов, в состав сложных почвенных гелей входят гуминовые кислоты, протеины; сочетания этих коллоидов дают комплексные гели разнообразного состава. Комплексные гели, являясь продуктом взаимной нейтрализации ацидоидов и базоидов (амфолитоидов), могут сохранять черты амфолитоидности.

Среди почвенных коллоидов обычно преобладают ацидоиды , а потому их суммарный заряд в большинстве случаев отрицательный. Однако с наличием в их составе амфотоидов необходимо считаться: оно имеет значение при поглощении анионов.

Следует отметить, что глинные минералы также правильнее рассматривать как амфолитоиды. В качестве положительно заряженных мест их поверхности могут рассматриваться ионы AI 3+ октаэдрического слоя, обнажающиеся на боковых поверхностях. Ионы AI 3+ октаэдрического слоя каолинита, не закрытые тетраидрическим слоем, как у минералов группы монтморилонита, могут проявлять свой положительный заряд не только на изломах кристаллов, но и на плоской поверхности слоя, привлекая к себе анионы в обмен на ионы OH — .

Из сказанного выше следует, что та или иная величина потенциала почвенных коллоидов не является неизменной. Изменения реакции среды, постоянно происходящие в почве в силу естественных процессов (например, известковые), в большей мере отражаются на потенциале коллоидов.

При резком подкислении может произойти и перезарядка, т.е. Переход заряда почвенных коллоидов из отрицательного в положительный. Но перезарядка имеет место лишь при достаточно узких соотношениях SiO₂:R₂O₃; если же ацидоидов много, никакое подкисление не может сделать коллоид положительным. Чернозёмы и солонцы сохраняю при всякой реакции отрицательный заряд; горизонты вмывания подзолистых почв и красноземы отличаются амфолитоидным характером своих коллоидов.

Наибольшее распространение средств ионов, которые входят в ППК почв, имеют катионы Na + ,K + , NH + ₄, Mg 2+ , Ca 2+ , Fe 3+ , AI 3+ , H + и анионы CI — ,NO — ₃, SO 2- ₄,PO 3- ₄, SiO 4- ₄ и OH — .

Поглощение и обмен катионов в почве при относительно постоянном pH происходит, в основном,эквивалентно.

Энергия поглощения катионов определяется величиной атомной массы катиона при одинаковой валентности, а при разной валентности — величиной последней, что можно проиллюстрировать следующей схемой:

По энергии сорбции располагаются в следующий ряд:

Способность почвы сорбировать максимально возможное количество катионов определяется как ёмкость поглощения почвы. Единица размерности ёмкости поглощения и количества обменных катионов мг-экв/100г почвы.

Величина емкости поглощения определяется реакцией почв, содержанием органического вещества, гранулометрическим и минералогическим составом. Как правило, уменьшение кислотности почв способствует увеличению ёмкости поглощения, особенно это выражено в гумусово — аккумулятивных горизонтах (рис.7.3). Кроме того, поглотительная способность почв практически всегда положительно связана с концентрацией гумуса в почве (рис.7.4), что обусловлено коллоидными составами гумуса. Четко прослеживается связь между ёмкостью поглощения почв и её гранулометрическим составом (рис.7.5). Чем легче почва по гранулометрическому составу, тем меньшей поглотительной способностью она обладает. Состав обменных катионов зависит от типа почвообразования (табл.59).

Рис. 7.5. Соотношение размеров частиц, общей поверхности и емкости поглощения ( В.А.Ковда, 1973)

Таблица 59. Содержание обменных катионов в ППК различных типов почв

Источник