Валовой состав почвы
Результаты валового анализа, выраженные в процентах к сухой почве, позволяют дать заключение о количестве органической и минеральной частей почвы с подразделением последней на отдельные элементы, химически связанную воду и СО2 карбонатов.
Валовой анализ дает представление об элементарном составе почвы, не предрешая вопроса о формах соединений элементов. Изображение валового состава в виде оксидов не означает, что элементы находятся в почве в этой форме. Минеральная часть почвы состоит, как известно, в основном из ряда алюмосиликатов и силикатов (глинистые минералы, слюды т.д.), и лишь небольшая часть некоторых элементов действительно находится в виде оксидов (например, кварц SiO2, лимонит Fe2O3 nH2O). Кроме того, валовое содержание тех или иных оксидов наряду с минеральными соединениями почвы включает зольные элементы, входящие в состав органической части ее. Чем выше содержание органических веществ в почве, тем большая часть валового содержания Р и S, а отчасти R и Ca является компонентом органической части.
Для определения типа почвы необходимо установить характер почвообразовательного процесса, т.е. наличие или отсутствие процессов разрушения минералов и перемещения продуктов разрушения минералов. Иными словами необходимо установить, как изменилась по химическому составу минеральная часть почвы по сравнению с материнской породой. Для этого нужно знать содержание всех элементов в пересчете на безводную, безгумусную и бескарбонатную почву.
При анализе валового состава необходимо обращать внимание на следующие данные:
I)Количество гумуса и характер его изменения по профилю. Различные типы почв характеризуются как различным содержанием гумуса в верхнем горизонте, так и различной скоростью уменьшения его количества с глубиной. Наиболее часто встречаются три типа гумусового профиля:
1. Содержание гумуса постепенно убывает с глубиной. Этот тип гумусового профиля характерен для почв с глубоким проникновением ежегодно отмирающих корней травянистых растений, разлагающихся непосредственно в толще почвы. Таковы черноземы, каштановые почвы, сероземы.
2. Основные запасы гумуса сосредоточены в верхнем горизонте и очень резко уменьшаются с глубиной. Такое распределение гумуса свидетельствует о преимущественном накоплении органических остатков на поверхности почвы и в ее верхних горизонтах, где и развивается процесс гумификации. Примером этого типа гумусового профиля могут быть дерново-подзолистые почвы.
3. При общем резком падении количества гумуса по профилю наблюдается заметное увеличение его на некоторой глубине. Увеличение количества гумуса в средней и нижней частях профиля означает формирование гумусо-иллювиального горизонта за счет растворимых форм его, вымывающихся из верхней части профиля. Этот тип гумусового профиля характерен для подзолистых гумусово-иллювиальных почв, некоторых осолодевших солонцов.
II) Качественный состав гумуса. Для характеристика качественного состава гумуса необходимо располагать данными группового его анализа; некоторое представление о составе гумуса дает отношение С : N. Для вычисления этого отношения необходимо по количеству гумуса определить содержание С (среднее содержание С в гумусе равно 58%), а затем С:N. В среднем в почвах оно равно 10 с колебаними от 5 до 20. Чем уже отношение С:N, тем богаче гумус азотом и тем выше его питательная ценность.
III). Глубина залегания и характер распределения карбонатов по профилю. Эти показатели являются важными классификационными признаками и дают возможность установить степень развития процессов выщелачивания в почве. Обычно карбонатность профиля почвы является следствием карбонатности материнской породы, и в процессе почвообразования наблюдается лишь перемещение карбонатов по почвенной толще. Прежде всего необходимо установить глубину залегания карбонатов (т.е. глубину вскипания), сопоставляя ее с мощностью гумусового профиля. Почвы могут вскипать с поверхности, в верхней, средней или нижней части гумусового горизонта или вне пределов последнего – в горизонте В2 или материнской породе. Затем следует проанализировать характер распределения карбонатов по профилю. Лишь в редких случаях количество карбонатов остается постоянным по всему профилю или несколько увеличено в верхних горизонтах. Чаще всего количество карбонатов увеличивается с глубиной вследствии выщелачивания из верхних горизонтов нисходящими токами влаги. При этом нужно установить, имеется ли в профиле иллювиальный по отношению к карбонатам горизонт, в котором количество карбонатов всегда больше, чем в выше- и нижележащих горизонтах. Карбонатный иллювиальный горизонт характерен для многих типов.
IV). Распределение алюмосиликатной (безгумусной, безводной и бескарбонатной) части почвы по профилю. Является основным показателем наличия или отсутствия процессов разрушения минералов в почве, передвижения продуктов их разрушения вниз. Если по данным валового анализа наблюдается относительно равномерное содержание оксидов составляющих алюмосиликатную часть почвы, по всему профилю вплоть до материнской породы, необходимо сделать заключение об отсутствии процессов разрушения минералов. Если же для профиля характерно неодинаковое содержание основных оксидов, несомненно разрушение алюмосиликатов в процессе почвообразования и вымывание продуктов их разрушения за пределы профиля или в его нижние части. В этом случае верхние горизонты почвы относительно обогащаются кременземом как наиболее устойчивым компонентом минеральной части почвы и обедняются соединениями железа, алюминия и основаниями. В нижних горизонтах наблюдается обратная картина – содержание кремнезема меньше, а соединений железа, алюминия и оснований больше, чем в верхних горизонтах.
V) Абсолютное содержание отдельных оксидов. По этому показателю можно судить о богатстве почвы элементами питания и характере материнской породы. Почвы, богатые элементами питания, содержат много гумуса ( 10-15 %), азота (0,3-0,5%), Р (0,2-0,3%), S (0,1-0,2%). Высокое содержание кремензема в профиле ( до 90-95 %) свидетельствует о формировании почвы на песчаных породах. Повышенное количество карбонатов (до30-40%) – о специфичности материнской породы – ее принадлежности к аллитному типу коры выветривания и т.д.
По данным валового анализа можно вычислить запас каждого элемента питания в отдельных горизонтах или во всем профиле почвы, что дает возможность судить о миграции или аккумуляции элементов в пределах почвенной толщи и о потенциальном плодородии почвы. Для вычисления запаса элемента необходимо знать плотность почвы, мощность горизонтов почвенного профиля и процентное содержание элемента в них. Запасы вычисляют в тоннах на 1 га или в килограммах на 1 м2. Запас элемента в тоннах на 1га вычисляют по формуле: х=dha, где d- плотность горизонта, г/см3; h — его мощность, см; а – содержание элемента, %.
Запас элемента в килограммах на 1 м2 определяют по формуле х=dha/10.
Источник
Химический и механический состав и физические свойства дерново-подзолистых почв
Все рассмотренные выше морфологические особенности дерново-подзолистых почв находятся в самой тесной и непосредственной связи с их химическими и физическими свойствами.
Для ознакомления с особенностями химического состава дерново-подзолистых почв приведем данные валового анализа (табл. 26).
Приведенные данные весьма наглядно показывают прежде всего бедность дерново-подзолистой почвы органическим веществом. Сравнительная бедность дерново-подзолистых почв перегноем объясняется главным образом тем, что при благоприятных условиях увлажнения распад растительных остатков происходит энергично, не прекращаясь даже в летние, наиболее сухие месяцы.
Органическое вещество сосредоточено в основном в самом поверхностном слое, а поскольку этот слой отличается малой мощностью, не превышающей 8—12 см, то и абсолютное содержание перегноя в описываемых почвах весьма ограничено.
В тех почвах, в которых подзолообразовательный процесс ослаблен, а дерновый преобладает, мощность гумусового горизонта возрастает, увеличивается количество гумуса в поверхностном горизонте и в целом по профилю.
При сопоставлении валового количества минеральных соединений по горизонтам обращает на себя внимание относительная обогащенность верхних горизонтов почвы кремнеземом ( Si О2), что является результатом выщелачивания из этих же горизонтов других веществ.
Наиболее резко процесс выщелачивания нашел свое отражение в уменьшении валового количества А12О3 и Fe 2 О3 в поверхностном слое. Вынос R 2 O 3 свидетельствует о глубоком распаде минеральной части почвы.
Необходимо добавить, что процессам миграции подвержены не только окислы железа, алюминий и другие соединения минеральной части почвы, но также и кремнезем. Убедительным доказательством этого служат, во-первых, значительное содержание Si О2 в золе различных растений, во-вторых, наличие SiO 2 в ручьевых и речных водах, где это соединение могло появиться, очевидно, лишь в результате вымывания его из почвенных толщ.
Однако из всех соединений, входящих в состав минеральной части почвы, Si О2 является наиболее устойчивым, благодаря чему и передвижение его в почве выражается наименьшими величинами по сравнению с другими минералами.
О составе гумуса дает представление табл. 27.
Для обеих почв характерно преобладание фульвокислот над гуминовыми, однако, в сильноподзолистой почве это преобладание более заметно.
Подзолообразовательный процесс, влияя на химический состав почвы, вносит определенные изменения и в ее механический состав (табл. 28).
Из таблицы видно, что верхние горизонты дерново-подзолистых почв по сравнению с материнской породой (горизонт С) обеднены илистой частью ( мм).
Понятно, что такого рода перераспределение вещества по почвенной толще неизбежно сказывается и на физических свойствах почвы: верхние горизонты несколько опесчаниваются, утрачивают связность, делаются более рыхлыми и бесструктурными; нижние же слои, наоборот, уплотняются, становятся связными и труднопроницаемыми как для воздуха, так и для воды.
Однако такая закономерность обнаруживается только в почвах суглинистых и глинистых, т. е. в почвах тяжелого механического состава и с ярко выраженным подзолообразовательным процессом. При слабом же его проявлении в связи с карбонатностью пород и составом древесных насаждений перегруппировка механического состава по профилю выражена менее ярко или же совсем отсутствует.
Состав поглощенных катионов в почвах приведен в табл. 29.
Эти данные наглядно показывают ненасыщенность почв основаниями; среди поглощенных катионов в поглощающем комплексе значительное место занимают поглощенный водород и алюминий. Наибольшая ненасыщенность наблюдается в самых верхних, оподзоленных горизонтах; здесь поглощенные Н + и А l +++ нередко могут преобладать над поглощенными Са ++ и Mg ++ .
По мере углубления по почвенному профилю соотношение поглощенных катионов заметно изменяется. Количество водородных ионов и алюминия прогрессивно убывает, а количество кальция и магния возрастает. Уже в горизонте С, не затронутом еще почвообразовательными процессами, поглощенный водород сходит почти на нет, и в поглощающем комплексе оказываются одни лишь металлические катионы.
Следовательно, существенной особенностью, свойственной дерново-подзолистым и подзолистым почвам, является наличие в них обменной кислотности, которая во многих случаях настолько сильно выражена, что препятствует возделыванию ряда . культур, например пшеницы, кукурузы, свеклы, ячменя и др. При высокой кислотности культурные растения обычно плохо развиваются, а иногда и совсем погибают.
По исследованиям Н. А. Ногиной и Т. А. Роде, в отдельных случаях на кислотность почвы могут оказывать непосредственное влияние и сами почвообразующие породы, например некоторые разновидности глинистых, хлоритовых и серицитовых сланцев, от природы обладающих высокой потенциальной кислотностью и весьма обедненных щелочноземельными катионами.
Почвы, сформировавшиеся на таких породах, с первых же фаз своего развития обладают явно выраженной кислотностью и ненасыщенностыо основаниями. Здесь, следовательно, кислотность почвы является не результатом почвообразовательного процесса в определенных природных условиях, а свойством, унаследованным от самой почвообразующей породы.
Однако в подавляющем большинстве случаев кислотность почв и ненасыщенность их основаниями являются прямым и закономерным следствием развития подзолообразовательного процесса.
Чем сильнее выщелочена и оподзолена почва, тем резче выражена в ней кислотность. Почвы же слабо оподзоленные имеют обычно слабокислую, а иногда и нейтральную реакцию.
В тесной и непосредственной связи с ненасыщенностью основаниями и обедненностью описываемых почв коллоидами стоит и малая их емкость поглощения. Наименьшая величина емкости поглощения имеет место в подзолистом, наиболее выщелоченном горизонте.
Книзу емкость поглощения заметно увеличивается, достигая некоторого повышения в иллювиальном, обогащенном коллоидами горизонте. Но наиболее высокая емкость поглощения наблюдается обычно в самом верхнем перегнойном слое, в особенности при сильном проявлении дернового процесса.
Емкость поглощения и ее распределение по профилю, кислотность и соотношение между поглощенными катионами находятся в полном соответствии со степенью выраженности подзолистого и дернового процессов: при более слабом проявлении подзолистого процесса и усилении дернового емкость поглощения возрастает.
Особенности дерново-подзолистых почв находят отражение и в водной вытяжке (табл. 30).
Как видно из таблицы, общее содержание воднорастворимых веществ в дерново-подзолистых почвах невелико (сотые доли процента). При этом выделяется верхний горизонт, где количество растворимых веществ достигает наибольшей величины.
Характерным для воднорастворимых соединений дерново-подзолистых почв является значительное преобладание органических веществ над минеральными. Это указывает на большую подвижность перегнойных соединений, которая обусловлена их составом, а также на обедненность дерново-подзолистых почв основаниями, главным образом кальцием и магнием.
Характеристика физических свойств почв приведена в табл. 31.
Из приведенных данных видно, что обогащенность иллювиального горизонта коллоидами вызывает возрастание удельного и объемного веса и в особенности максимальной молекулярной влагоемкости, отражающей общую поверхность почвенной массы. Результатом такой дифференциации является изменение водных свойств в профиле почвы и прежде всего их водопроницаемости, которая в иллювиальном горизонте обычно резко снижается по сравнению с горизонтом А.
Такая дифференциация водопроницаемости нередко приводит к переувлажнению горизонта А, а иногда и к заболачиванию.
У слабоподзолистых почв эта дифференциация ослабляется, и, таким образом, водный режим у них более благоприятен по сравнению с сильноподзолистыми почвами.
Для почв подзолистого типа большое значение имеет их тепловой режим.
В восточных районах, в условиях континентального климата и недостатка тепла, темные и богатые гумусом дерново-подзолистые и дерново-лесные почвы плохо нагреваются и не обеспечивают корневую систему растений необходимым количеством тепла, что приводит к недозреванию некоторых полевых культур. Поэтому здесь забота об улучшении теплового режима таких почв путем обогащения их органическим веществом имеет большое значение в комплексе всех агротехнических мероприятий.
Таким образом, наиболее характерными свойствами, присущими дерново-подзолистым почвам, являются следующие.
1. Дерново-подзолистые почвы не насыщены основаниями, т. е. они содержат в себе то или иное количество обменных ионов водорода и алюминия.
2. В связи с ненасыщенностью основаниями эти почвы обладают кислой реакцией.
3. В результате процессов минерализации органического вещества и выщелачивания эти почвы обеднены гумусом и минеральными легкоподвижными соединениями.
4. Дерново-подзолистые почвы заключают в себе сравнительно небольшое количество необходимых для растений питательных веществ.
5. Эти почвы в большинстве случаев обладают слабо выраженной, непрочной структурой, вследствие чего они способны легко распыляться, заплывать при увлажнении, образовывать корку при высыхании и уплотняться.
6. Дерново-подзолистые почвы отличаются резко выраженной дифференциацией почвенного профиля на составляющие их генетические горизонты, причем гумусовый горизонт в большинстве случаев имеет малую мощность.
7. В составе гумуса видное или первое место принадлежит фульвокислотам, относительное количество которых тем больше, чем резче выражен подзолообразовательный процесс. При нарастании дернового процесса увеличивается количество гуминовых веществ.
8. Хотя состав почвенных микроорганизмов изучен слабо, но все же можно сказать, что в подзолистых почвах ведущее место принадлежит грибам.
Ввиду большого разнообразия условий почвообразования в лесолуговой зоне развитие почвообразовательного процесса в почвах может протекать и проявляться самым различным образом, поэтому и отмеченные выше свойства сильно варьируют.
Здесь можно встретить почвы кислые и с нейтральной реакцией, и сильно выщелоченные, и почвы с мощным перегнойным горизонтом, и богатые гумусом, в которых подзолообразовательный процесс совсем почти не выражен, и почвы заболоченные, и т. д.
В этом отношении почвенный покров лесолуговой зоны представляет собой сочетание множества почвенных образований, отличающихся между собой как морфологическими и биохимическими свойствами, так, следовательно, и своим природным плодородием.
Гаркуша, И.Ф. Почвоведение/ И.Ф. Гаркуша.- Л.: Издательство сельскохозяйственной литературы, журналов и плакатов, 1962.- 448 с.
Источник