Реферат поглотительная способность почвы это

Поглатительная способность почвы

Автор: Пользователь скрыл имя, 19 Января 2012 в 19:19, курсовая работа

Описание работы

В работе дан краткий обзор истории изучения поглотительной способности почв. Описаны виды поглотительной способности почв и их природа. Приведены сведения о почвенных коллоидах и их влияние на свойства почвы. Описаны пути улучшения почвенного плодородия посредством изменения почвенного поглощающего комплекса некоторых почв.

Работа содержит 1 файл

Министерство сельского хозяйства Российского Федерации.docx

Министерство сельского хозяйства Российского Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

Пермская государственная сельскохозяйственная академия имени академика

Д. Н. Прянишникова

Факультет почвоведения агрохимии экологии и товароведения

Кафедра почвоведения УДК 631.414

по общему почвоведению на тему «Поглотительная способность почвы»

Выполнил студент очного обучения

Гишин К.Н, группы ПЧ-21

Руководитель профессор Дьяков В.П.

Гишин К.Н. Поглотительная способность почвы: Курсовая работа. – Пермь: ФГБОУ ВПО Пермская государственная сельскохозяйственная академия имени академия Д. Н. Прянишникова, 2011. – 37с.

В работе дан краткий обзор истории изучения поглотительной способности почв. Описаны виды поглотительной способности почв и их природа. Приведены сведения о почвенных коллоидах и их влияние на свойства почвы. Описаны пути улучшения почвенного плодородия посредством изменения почвенного поглощающего комплекса некоторых почв.

Библ. — 21, табл. — 3, рис. – 2.

1. Поглотительная способность почвы
2. Виды поглотительной способности почвы

2.1Механическая поглотительная способность

2.2Биологическая поглотительная способность

2.3Химическая поглотительная способность

2.4Физическая поглотительная способность

2.5Физико-химическая поглотительная способность

1. Почвенные коллоиды
2. Свойство коллоидов
3. Поглощенные или обменные катионы
4. Поглощение почвами анионов
5. Поглощение почвами катионов
6. Кислотность и щелочность почв

1. Экологическое значение поглотительной способности почвы
2. Почвенно-поглотительный комплекс

Почва представляет собой полидисперсную систему, состоящую из четырех фаз (твердой, жидкой, газообразной и живой). Газообразная, жидкая и живая фазы вследствие присущей им подвижности обладают наибольшей изменчивостью. Твердая фаза в целом значительно более инертна, поскольку входящие в ее состав соединения большей частью нерастворимы в воде. Однако некоторая фаза твердой фазы способна принимать участие во многих быстро происходящих процессах благодаря присущей ей большой удельной поверхности, которую, в свою очередь, зависит от размера частиц. Эту долу твердой фазы принято выделять из общей массы почвы под общим наименованием почвенного коллоидного комплекса. В этот комплект по своим физико-химическим свойствам должны быть и включены микроорганизмы.

Почвенный коллоидный комплекс, почвенный раствор и почвенный воздух являются самыми изменчивыми компонентами почвы, которые, с одной стороны, оказывают наибольшее влияние на условия произрастания растений, а с другой, — в наибольшей степени сами испытываем влияние последних.

1. Поглотительная способность почв

Благодаря гетерогенности и многофазности почв, большинство протекающих в них процессов, включая питание растений, миграцию и аккумуляцию веществ и др., связано с перераспределением вещества между фазами почвы. Поглощение газов, паров и растворенных веществ твердыми телами и жидкостями называется сорбция. О существование сорбционных свойств почв знали давно. Однако современные представления о сорбционных процессах в почвеи о еепоглотительной способности, развитые в работах К.К.Гедройца, Г.Вигнера, С.Маттсона, Е.Н.Гапона, А.Ф.Тюлина, Н.И.Горбунова и др., сформировались благодаря развитию представлений физической и коллоидной химии. Создание и развитие учения о почвенных коллоидах, составляющего один из важнейших разделов почвоведения, связано прежде всего с именем выдающегося ученого акад. К.К.Гедройца. Он начал свои исследования с разработки вопроса о так называемой поглотительной способности почв. Согласно Гедройцу, под поглотительной способностью следует понимать способность почвы задерживать «содержания или части их, находящихся в растворенном состоянии, а также коллоидально распыленные частички минерального и органического вещества, живые микроорганизмы и грубые суспензии». Совокупность компонентов почвы, участвующих в процессах поглощения, К.К.Гедройц назвал почвенным поглощающим комплексом (ППК). Основную часть ППК составляют почвенные коллоиды. К.К.Гедройц предложил различать пять видов поглотительной способности почвы: механическую, физическую, физико-химическую (обменную), химическую и биологическую. (А.Х. Газизуллин 2007)

1. Виды поглотительной способности почвы

В зависимости от способа поглощения К.К.Гедройц предложил различать пять видов поглотительной способности почв: 1) механическую, 2) биологическую, 3) химическую, 4) физическую, 5) физико-химическую. Из этих пяти видов поглощения только физическая и физико-химическая связаны с коллоидной частью почвы, остальные виды объясняются иными причинами. (В.П. Коптева 1974)

Механическое поглощение связано с пористостью почвы, т.е. почвы задерживается взмученные с воды частички (суспензии). При этом задерживается не только те частички, величина которых больше диаметра пор, но и меньшего размера, если они попадают в замкнутые или искривленные поры. Так происходит поглощение мелких твердых частичек – остатков органических веществ, водорослей, плазм бактерий, частиц фосфоритной муки и суперфосфата и т.п. Подобного рода суспензии могут поступать в почву извне или образовываться в самой почве при ее естественном или искусственном увлажнении. (В.П. Коптева 1974)

Механическая поглотительная способность зависит от гранулометрического состава почвы. Почвы тяжелые – глинистые и суглинистые, обладающие большой пористостью, имеют лучшую способность к поглощению, чем почвы песчаные и хрящеватые. Механическое поглощение имеет большое положительное значение, благодаря ему почва способна удерживать ценные элементы от выноса и глубокие горизонты, в том числе коллоидные частицы и микроорганизмы. Особенно велико значение механического поглощения в областях с обилием осадков и на почвах, искусственно и систематически орошаемых. На практике это свойство почв и рыхлых пород используется для очистки воды. При строительстве оросительных систем свойство почв поглощать твердые частицы используется для заиливания дна и стенок каналов в целях уменьшения потерь воды на фильтрацию (кольматирование каналов, водохранилищ). (А.Х. Газизуллин 2007)

Биологическая поглотительная способность связана с жизнедеятельностью растений и почвенных микроорганизмов, которые избирательно поглощают из почвы необходимые элементы минерального питания, переводят их в органическую форму и предохраняют тем самым от выщелачивания. После отмирания корней, растительных остатков и тел микроорганизмов происходят их разложение и постепенная гумификация. Минерализация и последующее использование растениями ранее закрепленного в почве в органической форме азота, фосфора и серы протекают довольно медленными темпами. Интенсивность биологического поглощения зависит от аэрации, влажности и других свойств почвы, от количества и состава органического вещества, служащего источником пищи и энергетического материала для преобладающих в почве гетеротрофных микроорганизмов. Внесение в почву значительного количества бедного азотом органического вещества (соломы или соломистого навоза) вызывает быстрое размножение микроорганизмов, сопровождающееся интенсивным биологическим, закреплением минеральных форм азота, что приводит к ухудшению азотного питания растений и снижению урожая. В то же время биологическое поглощение способствует закреплению нитратного азота, который никаким другим путем в почве не удерживается и может вымываться, особенно на легких почвах в зонах достаточного увлажнения и орошаемого земледелия. (В.П. Коптева 1974)

Химическая поглотительная способность связана с образованием нерастворимых и труднорастворимых в воде соединений в результате химических реакций между отдельными растворимыми солями в почве (ионами в почвенном растворе). Особую роль химическое поглощение играет в превращении фосфора в почве. При внесении водорастворимых фосфорных удобрений — суперфосфата, содержащего фосфор в виде монокальцийфосфата Са(H₂PO₄)₂, аммофоса NH₄H₂PO₄ и др. Химическое поглощение (фиксация) фосфора обусловливает слабую подвижность его в почве и снижает доступность растениям этого элемента из внесенных в почву легкорастворимых форм удобрений. По способности к фиксации фосфора почвы располагаются в следующем порядке: красноземы далее дерново-подзолистые почвы далее сероземы далее черноземы. Химическое поглощение является чисто химическая реакция обмена солей в растворе, в результате которого образуется труднорастворимые соли, выпадающие в осадок и удерживаемые затем почвой механическим путем. Оно может происходить и в этом случае, когда анноны почвенного раствора дают нерастворимые соединения с катионами поверхностных слоев коллоидных частиц. (В.П. Коптева 1974)

Процессы химического поглощения в почвах особенно широко развиты по отношению к растворимым фосфатам (фосфат – иона H₂PO -4 ) В зависимости от свойств почвы процессы поглощения фосфатов протекают по-разному. В почвах нейтральных, насыщенных основаниями и содержащих некоторое количество свободных карбонатов и бикарбонатов кальция, процесс превращения монокальция-фосфата протекает по следующей схеме:

В почвах кислых, не насыщенных основаниями, фосфорная кислота растворимых фосфатов осаждается главным образом в виде фосфатов железа и алюминия, т.е. соединений малорастворимых, в условиях слабокислой среды и труднодоступных для растений. Схематически этот процесс превращения можно представить в следующем виде:

Закрепление фосфат-иона железом и алюминием характерно для дерново-подзолистых, болотных почв, красноземов и желтоземов.

Кроме анионов (H₂PO₄ — , HPO₄ -2 , PO₄ -3 ) в почве химически могут поглощаться анионы SO₄ -2 , CO₃ -2 и катионы Сa +2 , Mg +2 , Fe +3 , Al +3 .

Не все растворимые минеральные соединения могут химически поглощаться почвой, так все соли азотной кислоты принадлежат к легко растворимым соединениям, но они относятся к числу химически не поглощаемых. При внесении в почву различных видов удобрений следует учитывать свойства почвы, состав удобрений и возможность их химического поглощения. (В.П. Коптева 1974)

1. Физическая поглотительная способность, или молекулярная адсорбция

Сущность этого вида поглощения определяется способность, главным образом, коллоидной части почвы поглощать из раствора целые молекулы газов, воды и растворенных в ней соединений. Поглощение целых молекул отдельных веществ связано с притяжением и концентрацией их вокруг твердой почвенной частицы (у поверхности коллоида).

Это явление происходит на границе раздела дисперсной фазы и дисперсионной среды, и объясняться избыточной энергией молекул поверхностного слоя и дисперсной фазы. Сила притяжения молекул дисперсной фазы столь велика, что может достигать 10000 атмосфер и более. При этом виде поглощения молекулы газов, воды и электролитов не вступает в химические реакции с коллоидами, происходит их чисто физическое поглощение. Этот вид поглощения называют физической или молекулярной абсорбцией (например, молекулы парообразной воды скапливается, и облегают сплошным слоем твердых почвенных частиц, таким же образом поглощаются молекулы органических веществ). Благодаря молекулярной абсорбции почва может задерживать аммиак, образующийся при биохимических процессах или искусственно внесенный. Молекулярная абсорбция подразделяется на два вида: положительную и отрицательную. В том случае, когда молекула того или иного вещества притягивается коллоидными частицами из раствора, концентрируясь у самой их поверхности, происходит положительная адсорбция. Но есть соединения, молекулы которых не поглощаются или весьма плохо поглощаются. В этом случае происходит отрицательная адсорбция. К числу отрицательно адсорбируемых соединений относятся хлориды и нитраты. Это свойства следует учитывать при внесении их в качестве удобрений. Почвы суглинистые и глинистые и большим содержанием гумуса обладают повышенной молекулярной адсорбцией по сравнению с почвами легкого гранулометрического состава. (А.Х. Газизуллин 2007)

Источник

Поглотительная способность почвы

Виды поглотительной способности почвы, коллоиды. Краткая характеристика строения и свойств почвенного поглощающего комплекса. Необменное поглощение катионов. Понятие об актуальной и потенциальной кислотности. Емкость катионного и анионного обмена.

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.

Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ и НАУКИ РФ

ФЕДЕРАЛЬНОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО БЮДЖЕТНОГО

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева-КАИ

«Физико-химические процессы в техносфере»

На тему: Поглотительная способность почвы

Альметьевск 2014 г.

1. Поглотительная способность почвы. Коллоиды почвы. Виды поглотительной способности почвы

1.1 Поглотительная способность почвы

Большинство процессов, протекающих в почве, связаны с перераспределением веществ между твердой, жидкой и газообразной фазами, составляющими почву. Главным процессом взаимодействия между фазами является сорбция — поглощение твердой фазой газов, паров и растворенных веществ из жидкой фазы. Способность почвы поглощать различные веществ была известна давно, но только в начале XX века К.К.Гедройц разработал учение о поглотительной способности почв. Поглотительные процессы в почве обусловлены преимущественно ее тонкодисперсной частью и особенно коллоидами.

Поглотительная способность — способность почвы поглощать твердые, жидкие и газообразные вещества.

Поглощение почвой приходящих в соприкосновение с ней различного рода веществ представляет сложное явление, в котором могут принимать участие как химические, так и физические, физико-химические и биологические процессы.

Виды поглотительной способности почвы.

В зависимости от того, какой совершается при этом процесс, различают следующие виды поглотительной способности почв:

Механическое поглощение. Механическое поглощение почв представляет собой свойство почвы, как всякого пористого тела, не пропускать взмученные в воде частички (суспензии) крупнее почвенных пор.

При этом суспензии могут или поступать в почву извне, или же образовываться в самой почве при естественном или искусственном увлажнении ее водой.

Таким путем происходит накопление в поверхностных горизонтах почвы тонких механических элементов, а также аккумуляция в верхнем слое бактериальных плазм.

Эта способность почвы находится в тесной зависимости от ее механического состава. Чем тяжелее по механическому составу почва и чем, следовательно, мельче пронизывающие ее во всех направлениях поры, тем лучшей задерживающей способностью она обладает.

Механическая поглотительная способность почв значительно возрастает по мере увеличения количества гумуса в почве.

Молекулярная, или аполярная, адсорбция. Сущность этого явления заключается в способности почвы, обладающей большой поверхностной энергией частичек, адсорбировать пары воды и удерживать газообразные и растворенные в воде вещества.

В основе молекулярной адсорбции лежат электрические силы поверхности коллоидных частиц.

Молекулярная поглотительная способность почв связана обычно с явлениями изменения концентрации молекул, растворенных в почвенной воде соединений, на поверхности почвенных частиц. При этом изменяется только концентрация растворенного вещества, но качественный состав раствора не изменяется. Молекулы поглощенного вещества, облегая сплошным слоем твердые частички почвы, удерживаются на поверхности последних с огромной силой. При молекулярной адсорбции поглощаемое вещество не внедряется в твердую фазу почвы и не вступает с ней в химическую реакцию, а лишь скопляется или сгущается на поверхности раздела двух фаз — твердой и жидкой, твердой и газообразной.

Способность почвы адсорбировать пары воды и газообразные вещества имеет большое практическое значение. Благодаря этому свойству в почве может удерживаться от потери в атмосферу такое в высшей степени важное для питания растений соединение, как аммиак, образующийся в почве в результате разложения органических веществ. Не меньшее значение в этом отношении имеет и способность почвы поглощать и удерживать в себе различного рода вещества из растворов. Такого рода поглощение, при котором молекулы того или иного вещества притягиваются из раствора твердыми почвенными частичками, концентрируясь у самой их поверхности, носит название положительной молекулярной адсорбции.

Однако в почве может иметь место и отрицательная молекулярная адсорбция, т. е. такого рода явление, при котором происходит уменьшение концентрации растворимых веществ на поверхности почвенных частиц.

К числу отрицательно адсорбируемых веществ в почве относятся соли азотной кислоты. Поэтому, применяя нитратные соединения в качестве удобрений, необходимо вносить их в почву во время посева сельскохозяйственных культур или после посева в виде подкормки и притом в небольшом количестве.

Химическое поглощение. Помимо поглощения целых молекул, легко растворимые соединения могут закрепляться в почве и иным путем.

Многие находящиеся в растворе вещества при взаимном соприкосновении или при соприкосновении с нерастворимой частью почвы способны вступать в химические реакции, давая при этом нерастворимые или мало растворимые соединения.

Образующиеся в результате такого взаимодействия нерастворимые соединения будут удерживаться в почве от вымывания.

Так, например, в почве могут находиться соли фосфорной кислоты в такой легко растворимой форме, как Na3PO4.

Будучи легкоподвижным соединением, эта соль, естественно, может в известной степени передвигаться в почвенной среде в глубокие горизонты, а вместе с тем, следовательно, возможна и потеря для растения такого ценного питательного вещества, как фосфор.

Однако в почвенном растворе наряду с Na3PO4 всегда могут быть в том или ином количестве и другие всевозможные соли, например СаС12, которые, вступая в обменную реакцию с Na3PO4, будут давать нерастворимые вещества:

Заключенная в трехкальциевом фосфате фосфорная кислота будет прочно удерживаться в почве.

Аналогичным путем могут закрепляться в почве также и искусственно вносимые удобрения.

Так, например, если в карбонатную почву внести суперфосфат, то некоторая его часть может перейти в трифосфат кальция, т. е. в трудно растворимою форму:

Так как этот вид поглотительной способности основан на чисто химической реакции взаимного обмена в растворе, то он носит название химического поглощения, или химической поглотительной способности почвы.

Следует добавить, что не все растворимые минеральные соединения могут химически поглощаться почвами. Среди легкоподвижных питательных веществ в почве имеются и такие соединения, которые в силу своих особенностей и свойств не могут быть химически поглощаемы почвой.

К этой категории относятся те легко растворимые вещества, которые при взаимодействии с другими соединениями не могут давать нерастворимых или трудно растворимых образований.

К числу химически непоглощаемых соединений относится весьма ценное в сельскохозяйственном отношении вещество — азотная кислота.

1.2 Физико-химическое поглощение, или обменная адсорбция

Емкость поглощения. Минеральные соли и кислоты в почвенном растворе в значительной степени диссоциированы на катионы и анионы. Поэтому при взаимодействии между почвенным раствором и твердой частью почвы последней поглощаются из раствора не только целые молекулы растворенных веществ, но и ионы. В связи с тем, что почвенные коллоиды заряжены главным образом отрицательно, очевидно, что поглощаться почвой из раствора будут преимущественно катионы.Поглощенные катионы удерживаются на поверхности коллоидальных частичек весьма прочно и могут быть вытеснены обратно в раствор лишь другими катионами. Вследствие этого процесс поглощения почвой ионов из раствора является по существу процессом обмена катионов на поверхности почвенных коллоидов. Процесс обмена катионов в почвенной среде происходит в эквивалентном количестве. Поэтому процесс обмена катионов при взаимодействии почвы с растворами солей в самом общем виде можно представить такими уравнениями:

Вместе с тем реакция обмена катионов является обратимой: любой поглощенный почвой катион при соответствующих условиях может снова перейти в раствор. В связи с этим реакцию обменной адсорбции следует изобразить так:

Сумма всех поглощенных катионов, выраженная в миллиэквивалентах на 100 г почвы, называется емкостью поглощения.

Емкость поглощения у различных почв неодинакова и в значительной степени зависит от содержания в почве илистой фракции, гумуса и от минералогического состава илистой фракции, поскольку разные минералы обладают даже при одинаковой степени дисперсности различной обменной способностью. Так, например, каолинит имеет емкость обмена от 3 до 15 м-экв, серицит— от 20 до 40 м-экв, монтмориллонит — от 60 до 100 м-экв на 100 г почвы. Очень большую емкость обмена имеют гуминовые кислоты. Поэтому, чем больше содержится в почве глинных минералов и гумуса, тем больше емкость поглощения.

Емкость поглощения любой почвы в значительной степени зависит от реакции раствора (рН), при которой ее определяют. При этом, чем выше рН раствора, при помощи которого происходит вытеснение и обмен катионов, тем выше емкость поглощения.

Энергия поглощения или обмена. Различные катионы обладают разной энергией поглощения: одни из них поглощаются сильнее, другие — слабее. Большей энергией поглощения отличаются двухвалентные (Са++,Mg++), меньшей — одновалентные катионы (Na+, NH4+, K+). Исключением из этого общего правила является лишь водородный ион, энергия поглощения которого во много раз превосходит энергию поглощения как одновалентных, так и двухвалентных катионов.

Поглощающий комплекс всякой почвы благодаря адсорбционной способности коллоидного комплекса всегда будет насыщен катионами.

Но состав поглощенных катионов в зависимости от условий почвообразования у различных почв неодинаков. У одних почв поглощающий комплекс будет насыщен главным образом Са++ и Mg++, у других — Na+, у третьих — среди поглощенных катионов будет находиться Н+, Аl+++ и т. д.

Почвы насыщенные и не насыщенные основаниями. В почвах встречаются различные обменные катионы: Са++, Mg++, Na+, Н+, К+, NH4+ Аl+++, Fe+++ и др.

В зависимости от состава поглощенных катионов все почвы подразделяются на почвы насыщенные и не насыщенные основаниями.

К первым относятся те почвы, поглощающий комплекс которых содержит в себе одни лишь металлические катионы, например Са++, Mg++, Na+, ко вторым — те почвы, в поглощающем комплексе которых наряду с другими катионами содержатся также и поглощенные Н+ и Аl+++.

Примерами почв, насыщенных основаниями, могут служить черноземы, а также каштановые почвы и сероземы, имеющие широкое распространение в степных и засушливых районах нашего Юго-Востока.

Представителями почв, не насыщенных основаниями, являются красноземы, дерново-подзолистые и болотные почвы.

Что же касается дерново-подзолистых и болотных почв, то их характерной особенностью является наличие в поглощающем комплексе обменных Н+ и А1+++.

Двухвалентные катионы (Са++, Mg++) коагулируют необратимо, т. е. придают агрегатам устойчивость против размывающего действия воды; одновалентные (Н+, Na+), наоборот, являются слабыми коагуляторами: образующиеся под воздействием этих катионов гели весьма непрочны и в соприкосновении с водой легко разрушаются, распадаясь на первоначальные составляющие их коллоидальные частички. При этом самым слабым коагулятором из всех одновалентных катионов является Na.

Необменное поглощение катионов. Наряду с обменным поглощением катионов в почве наблюдается также необменное поглощение, при котором поглощенные катионы прочно закрепляются в почве и становятся недоступными для питания растений.

Необменное поглощение катионов широко распространено в природе и присуще почти всем катионам, но в наибольшей степени это явление свойственно калию.

Наиболее мощным фактором, влияющим на переход катионов в необменную форму, является периодическое высушивание почвы, причем чем выше температура и продолжительнее высушивание, тем больше калия переходит в труднообменную форму.

Поглощение анионов. Наряду с поглощением катионов почвы обладают поглотительной способностью и в отношении анионов. Энергия и характер поглощения у разных анионов различны.

В этом отношении встречающиеся в почвах анионы могут быть разделены на 3 группы. К первой группе относятся анионы, которые хорошо поглощаются почвами химически, давая с катионами почвенного раствора нерастворимые соединения: анионы фосфорной кислоты (Н2РО4+, НРО4++, РО4+++), а также некоторых органических кислот, кремнекислоты. При взаимодействии почвенных растворов с такими катионами, как Са, Mg, эти анионы образуют осадки, которые и закрепляются в почве.

Ко второй группе могут быть отнесены анионы соляной, азотной и азотистой кислот (Cl, NO3, NO2), соли которых легко растворимы в воде; они не могут поглощаться ни химически, ни физико-химически, но о

Источник