Фазы почвы
Твердая фаза почвы включает минеральную и органическую части. Первая составляет 80–95%, в торфяных почвах – 15–20 %. Источником минеральных веществ являются разнообразные горные породы; первичные и вторичные минералы; источником органических – остатки отмерших растительных и животных организмов, продукты их жизнедеятельности. Эта фаза почвы обеспечивает питание растений, определяет ее водные свойства – влагоемкость, водопроницаемость, поглотительную способность и другое.
Жидкая фаза (почвенный раствор) является активным компонентом почвы. С ее помощью осуществляется перемещение веществ внутри почвы, она обеспечивает растения водой и растворимыми элементами питания. Свойства воды изучены не все даже сейчас. Вода относится к наилучшему природному растворителю и имеет нейтральную реакцию. Но включения (примеси) солей, кислот и щелочей изменяют реакцию почвенного раствора в кислую или щелочную сторону. В почве вода бывает в трех состояниях: парообразном (Н2О), жидком (Н2О)2, твердом (Н2О)3. Жидкая вода диссоциирует: 2Н2О → Н2О++ОН-. Отличают следующие формы воды в почве: а) конституционная, когда гидроокисел – ион (ОН-) входит в состав кристаллической решетки и может быть вытеснена только при нагревании минерала до 800°С; б) кристаллизационная – химически связанная, как в соединении СаСО3 Н2О и вытесняется при t 200°С; в) пленочная – вода, удерживаемая слабыми сорбционными силами, связь рыхлая с минералом, движется под влиянием сорбционных сил; все указанные выше формы воды (а,б,в) – недоступны для корневой системы растений; г) капиллярная – свободная и доступная растениям, движется по порам диаметром до 8 мм; д) гравитационная – свободная и доступная растениям, движется под влиянием капиллярных и гравитационных сил.
Газовая фаза (почвенный воздух) заполняет поры, не занятые водой. Количество и состав почвенного воздуха непостоянны и определяются множеством химических и биохимических процессов, протекающих в почве. Газовая фаза поставляет необходимый почвенной биоте кислород. Без воздуха в порах почвы корневая система не развивается, и растения отмирают. Чем ближе химический состав воздуха почвы к атмосферному, тем лучше условия для развития растений. Воздухопроницаемость почвы зависит не только от объема пор, но и от силы ветра, который выдувает из почвы воздух с повышенным содержанием СО2 и задувает атмосферный воздух с повышенным количеством О2. В почвенном воздухе удерживается больше СО2 (0,2–10%) и меньше О2 (19–20%). При количестве О2 в воздухе почвы около 2,5–5,0 % развивается анаэробный процесс, а при содержании 1% О2 рост корней замедляется. Для улучшения воздушного режима почвы ее необходимо чаще рыхлить.
Живая фаза состоит из почвенных микроорганизмов (бактерии, водоросли, грибы и др.), беспозвоночных (простейшие, черви, моллюски), роющих позвоночных, корневых систем растений. Активная роль живых организмов определяет принадлежность ее к биокостным природным телам.
Источник
Состав почвы.
Приготовление субстрата для выращивания рассады декоративных растений — один из самых проблемных моментов. Об это я сломал много копий. Ошибки в приготовлении субстрата принесли мне, наверное, самые большие потери.
Смешивание наугад различных компонентов типа торфа, песка, перегноя не есть хороший вариант. Нужно понимать что и зачем ты делаешь.
Поэтому, сперва изучим теорию.
Почва — очень сложное природное тело. Условно по составу ее можно разделить на четыре фазы: твердую, жидкую, газообразную и живую. Твердая фаза почвы состоит из минеральных и органических веществ. Жидкая фаза почвы — вода и растворенные в ней соли, органические вещества.
Газообразная фаза — воздух, заполняющий свободные от воды поры почвы.
Живая фаза — бактерии, грибы, водоросли и другие простейшие организмы, населяющие почву.
Твердая фаза почвы состоит из частиц различной величины, которые называют механическими элементами. Среди них выделяют физический песок и физическую глину.
Физическим песком называют все механические элементы размером от 1 до 0,01 мм в диаметре, а физической глиной — все частицы мельче 0,01 мм. Крупные механические элементы (диаметр более 1 мм) составляют каменистую часть почвы, или почвенный скелет.
Содержание в почве физического песка и физической глины, выраженное в процентах общей массы абсолютно сухой почвы, определяет механический состав почвы.
По механическому составу почвы делится на:
Механический состав почв оказывает большое влияние на их агрономические свойства. В практике песчаные и супесчаные почвы называют легкими, так как они легко поддаются обработке, а суглинистые и глинистые — тяжелыми (обработка их связанна с большими энергетическими затратами). Легкие почвы рыхлые, хорошо пропускают влагу и воздух, весной быстро прогреваются. Но они плохо удерживают воду, бедны элементами питания растений. Тяжелые почвы плотные, плохо пропускают влагу и воздух, весной прогреваются медленно, поэтому обработку их начитают позже. Содержание элементов питания в них выше, чем в песчаных и супесчаных почвах.
Механические элементы почвы могут склеиваться в агрегаты, или комочки различной величины и формы, называемые структурой. Песчаные и супесчаные почвы, состоящие из не склеенных механических элементов, называются бесструктурными.
От содержания структуры в почве, особенно водопрочной, т. е. устойчивой к размывающему действию воды, во многом зависят условия жизни растений и плодородие почвы.
В агрономическом отношении хорошими считают почвы, состоящие из структуры размером от 10 до 0,25 мм, пористой, водопрочной.
Такая почва достаточно рыхлая, хорошо пропускает и медленно испаряет воду. Заплывания поверхности и образования почвенной корки на таких почвах не происходит. У них отсутствуют поверхностный сток воды и снос почвы. Даже при сильных ветрах структурная почва не распыляется, ее легко обрабатывать, она хорошо крошится. Как правило, структурные почвы более плодородны, чем бесструктурные.
Высокие урожаи сельскохозяйственных культур можно получать и на бесструктурных почвах, но путем больших затрат труда и материальных средств.
В твердую фазу почвы наряду с минеральными веществами входит гумус, или перегной. Так называют почвенные органические соединения, образуемые при разложении органических остатков. В гумусе сосредоточены большие запасы элементов питания, но в недоступной для растений форме. Перевод их в доступную форму происходит медленно под действием микроорганизмов. Содержание гумуса в верхнем горизонте разных почв колеблется от 1 до 5%, реже 15%. Чем больше гумуса в почве, тем она плодороднее.
Все процессы, протекающие в почве, идут при участии воды. Она незаменимое условие жизни растений. Вода в почве вместе с находящимися в ней веществами образует почвенный раствор. Из почвенного раствора растения способны извлекать необходимые элементы питания.
Промежутки между частицами почвы, не занятые водой, заполнены воздухом. Почвенный воздух отличается от атмосферного меньшим содержанием кислорода и большим — углекислого газа.
Для нормального роста и развития растений содержание воздуха в почве не должно быть ниже 10-15% ее объема.
Живую фазу почвы составляют микроорганизмы: бактерии, грибы, водоросли. Большинство бактерий разлагает органическое вещество почвы, превращая его в доступные для высших зеленых растений минеральные формы. Среди бактерий встречаются такие, которые способны усваивать азот из атмосферы (азот-фиксирующие) и делать его доступным для растений. Они живут в клубеньках бобовых растений. В почвах с кислой средой бактерии развиваются слабо, органическое вещество в этом случае разлагают преимущественно грибы. Кроме того, почва служит местообитанием простейших, многих беспозвоночных и некоторых высших позвоночных животных.
Из учебного пособия «Основы сельскохозяйственных знаний» под редакцией Е. В. Колесникова.
Источник
Фазовый состав почвы
Почва представляет собой сложную саморегулирующуюся поликомпонентную многофазную систему. Выделяют четыре физические фазы почвы — твердую, жидкую, газовую и живую.
Твердая фаза — скелет почвы, прочная основа, состоящая из минеральной (95—99 %) и органической частей. Минеральная часть сформировалась из материнских геологических пород и содержит остаточные (обломки и частицы исходных пород и минералов) и вторичные (вновь образованные) минералы, а также оксиды, соли, элементы и соединения, образовавшиеся в процессе выветривания и почвообразования.
Твердая фаза почвы полидисперсна, состоит из частиц и агрегатов различных формы и величины: от крупных глыб, обломков породы, комков и песчинок до коллоидных частиц. Основные характеристики твердой фазы, почвы: минералогический, химический, гранулометрический (механический) и агрегатный составы, структура, плотность, пористость (скважность), связность.
Жидкая фаза почвы представляет собой почвенный раствор, который формируется из воды, поступающей в почву с атмосферными осадками, из грунтовых вод, при конденсации водяных паров. Объем и химический состав почвенного раствора динамичны и зависят от количества поступающей воды, водно-физических свойств и химического состава почвы.
Почвенный раствор, или почвенная вода, занимает имеющиеся в твердой фазе почвы пустоты (поры, капилляры), адсорбируется коллоидными частицами, образуя различные по доступности растениям и связности в почве формы влаги (гравитационная, капиллярная, пленочная, гигроскопическая вода и т.д.). Замерзая или испаряясь, почвенная вода переходит соответственно в твердую или газовую фазу.
Жидкая фаза почвы играет важную роль в почвенном плодородии (питание растений) и в процессах почвообразования и формирования почвенного профиля, осуществляя перенос различных частиц и соединений в виде суспензий, взвесей, коллоидных и истинных растворов.
Основные характеристики жидкой фазы: концентрация, состав и реакция почвенного раствора, буферность, осмотическое давление.
Газовая фаза почвы представлена почвенным воздухом, который заполняет свободные от воды пустоты (поры) в почве. Источником почвенного воздуха являются воздух атмосферы и образующиеся в почве газы. Состав почвенного воздуха отличается от атмосферного и весьма динамичен. Вода и воздух в почве находятся в динамическом равновесии на основе антагонизма: чем больше воды, тем меньше воздуха, и наоборот. Основные характеристики газовой фазы: объем, состав и газообмен с атмосферой.
Живая фаза почвы представлена живыми организмами, населяющими почву и участвующими в почвообразовательном процессе. Это в первую очередь различные микроорганизмы (бактерии, актиномицеты, микроскопические грибы, водоросли), а также простейшие, насекомые, черви и др. Основные характеристики живой фазы: общая биологическая активность почвы, микробиологическая и ферментативная активность, общая численность микроорганизмов, дождевых червей и других живых организмов в почве.
Органическая часть — это неразложившиеся и полуразложившиеся остатки живых, главным образом растительных и животных организмов, продукты их разложения и синтеза, гумус.
Твердая, жидкая, газовая и живая фазы находятся в тесном взаимодействии, составляя единую биокосную систему — почву.
Источник
Фазы (части) почвы
Факторы почвообразования. Климат. Рельеф.
Фазы (части) почвы
Лекция 2.
Почва состоит из четырех (фаз или частей): твердой, жидкой, газообразной и живой.
Твердая фаза почвы. В состав твердой фазы почвы входят минералы и химические соединения, унаследованные от исходной горной породы и неизмененные при последующем выветривании и почвообразовании – их называют первичными. Твердую фазу почвы формируют разнообразные компоненты вторичного происхождения. Они образуются при выветривании исходной горной породы и почвообразовании. Это: вторичные глинистые минералы, простые соли, оксиды и гидроксиды, растительные остатки и продукты их трансформации типа детрита, гумусовые вещества и их органо-минеральные производные. Эти продукты образуются на месте или же приносятся агентами геохимической миграции — поверхностными, внутрипочвенными и грунтовыми водами, а также аэральным путем.
Твердая фаза почвы характеризуется гранулометрическим, минералогическим и химическим составом, сложением, структурой и пористостью.
Жидкая фаза почвы. Это влага, циркулирующая в пределах почвенного профиля вместе с растворенными в ней разнообразными минеральными, органическими и органо-минеральными соединениями. Она называется почвенным раствором. Почвенный раствор представ ляет собой исключительно динамичную фазу почвы, он играет важную роль в жизни живых организмов, а также в процессах миграции веществ в почвенном профиле. Динамика почвенного раствора тесно связана с характером атмосферного и грунтового увлажнения почвы, температурным и окислительно-восстановительным режимами, деятельностью живых организмов.
Газовая фаза почвы. Представляет собой почвенный воздух, который заполняет разнообразные пустоты (поры, трещины и т. п.), имеющиеся в почве и не занятые водой. Почвенный воздух существенно отличается от атмосферного и динамичен во времени.
Живая фаза почвы. Эта фаза представлена живыми организмами, населяющими почву, которые помимо всего прочего служат важнейшим фактором почвообразования. В состав живой фазы почвы входят разнообразные микроорганизмы (бактерии, грибы, актиномицеты, водоросли), почвенная микро- и мезофауна (простейшие, насекомые, черви и т. д.), корневые системы зеленых растений.
Все фазы почвы взаимосвязаны, оказывают взаимное влияние друг на друга и существуют как единое целое, между почвой и окружающей средой происходит постоянный обмен веществом и энергией, т. е. почва — открытая система.
Взаимодействие почвы с другими природными телами осуществляется через следующие процессы:
• многосторонний обмен газами (О2, СО2, 2 и др.) и влагой (жидкой и парообразной)
в системе атмосфера—почва—растения—порода;
• обмен коротко- и длинноволновой радиацией в системе Солнце_почва_атмосфера;
• многосторонний обмен тепловой энергией в системе атмосфера—почва—порода;
• обмен биофильными элементами в системе почва—растения;
• одностороннее поступление в почву органического вещества, синтезированного зелеными растениями и несущего в себе химическую энергию (трансформированную лучистую энергию Солнца).
Почва — сложная структурная система .
По Б.Г.Розанову (1975), под структурным уровнем организации того или иного объекта понимается такая группа материальных объектов, все индивидуальные представители которой характеризуются принципиально однотипным характером превращений вещества и энергии и однотипными как по направлению, так и по интенсивности взаимодействиями. Каждый структурный уровень характеризуется своим особым комплексом природных законов поведения и взаимодействия (внутри себя и с окружающей средой) составляющих его объектов и явлений.
Каждый последующий более высокий структурный уровень организации включает в себя все объекты, явления и взаимодействия более низких уровней и, кроме того, имеет дополнительно некоторые иные явления и взаимодействия, что делает его принципиально иным природным образованием. Переход от одного структурного уровня к последующему определяется прежде всего изменением характера взаимодействия.
Выделяют следующие уровни структурной организации почвы.
Атомарный уровень. Взаимодействия, происходящие на этом уровне, преимущественно связаны с радиоактивностью почв, возникающей при распаде естественных радионуклидов семейства урана, радия, тория и некоторых искусственных нуклидов. Распад радиоактивных элементов сопровождается выделением энергии. Процесс распада и превращения радиоактивных элементов, вероятно, представлен во всех почвах. Хотя радиоактивные элементы обычно присутствуют в почвах в ультрамикроконцентрациях, процесс их распада, растянутый во времени, может вносить заметный вклад в энергетический баланс почв и оказывать определенное воздействие на биологические процессы и выветривание минералов. Реально в почве мигрируют и трансформируются не атомы, а ионы, молекулы и более сложные образования.
Ионно-молекулярный уровень. В качестве элементов на этом уровне структурной организации почвы выступают активные центры молекулярно-ионной природы, находящиеся на поверхности раздела твердой фазы почвы, а также молекулы и ионы жидкой и газообразной фаз, взаимодействующие с активными центрами и между собой.
Ионы — главный компонент почвенных растворов, они играют исключительно важную роль в таких процессах и явлениях, как кислотность и щелочность почв, питание растений, окислительно-восстановительное состояние, засоление и рассоление, обменные реакции, формирование разнообразных органо-минеральных производных и др.
Молекулярный (вещественный) состав почвы чрезвычайно разнообразен. Это тысячи различных соединений, многие из которых до настоящего времени не идентифицированы. Исключительная сложность вещественного состава — одна из характерных особенностей почвы, отличающих ее от других природных объектов. Например, относительно полно изучен состав кристаллических минеральных соединений (почвенных минералов) некоторых типов почв, идентифицированы многие органические соединения индивидуальной природы (сахара, аминокислоты, фенолы, кислоты жирного ряда, ферменты и др.), получены сведения о составе и свойствах комплексных органо-минеральных соединений. Почвенные соединения в молекулярной и ионной формах присутствуют преимущественно в почвенном растворе. Основная часть соединений твердой фазы почвы находится в агрегированном состоянии и формирует следующие уровни структурной организации почвы.
Уровень элементарных почвенных частиц. Элементарные почвенные частицы — это частицы различных размеров и различной природы (минеральные — кристаллические и аморфные, органические и органо-минеральные), унаследованные от материнской породы, измененные и новообразованные в процессе почвообразования. На этом уровне происходят основные превращения веществ в почве. Особую роль здесь играют почвенные коллоиды, которые определяют многие важнейшие свойства почвы — воднофизические, сорбционные, буферную способность и др.
Агрегатный уровень. Элементарные частицы в почвах обычно существуют не изолированно, а объединяются между собой под действием различных факторов в характерные для каждого типа почвообразования агрегаты и новообразования (за исключением песчаной). На агрегатном уровне происходит и локализация почвенных процессов, например передвижение влаги и растворенных в ней веществ по межагрегатным полостям и трещинам и т. д. Многие биохимические и химические явления, связанные с превращением веществ и составляющие важную часть почвообразования, протекают не на поверхности, а внутри агрегатов.
Горизонтньый уровень. Почвенный горизонт — относительно однородный слой почвы, обособившийся в процессе почвообразования. Формирование горизонта связано с преобразованием, аккумуляцией, привносом или выносом веществ, что отражается на взаимодействии и способе организации агрегатов и почвенных новообразований. В пределах почвенного горизонта протекают не только вертикальные, но и боковые процессы перемещения вещества и энергии, приводящие к формированию тех или иных особенностей горизонтов. Каждый тип почвы всегда характеризуется наличием горизонтов, наиболее ярко отражающих специфику почвообразования.
Профильный уровень. Закономерные сочетания отдельных почвенных горизонтов, взаимодействующих между собой, образуют почвенный профиль или собственно почву как особое природное тело. Это не просто арифметическая сумма горизонтов, а структурный уровень почвенной организации . Почвенные горизонты связаны между собой непрерывным обменом веществ и энергии, что составляет главную черту профильного уровня организации почвы. Именно на этом уровне наиболее полно проявляется специфика почвы как единого целого. Профильный метод изучения почв, введенный еще В.В.Докучаевым, лежит в основе всех почвенных исследований.
Уровень почвенного покрова. Этот уровень структурной организации представляет собой почвенный покров определенной территории, на которой в зависимости от особенностей рельефа, почвообразующих пород и других местных условий формируются почвенные комбинации, представленные разными почвами.
Для получения исчерпывающей информации о почве как природном объекте необходимо проведение исследований на всех уровнях ее организации.
Источник