Доклад в виде презентации на тему гумусное состояние почв

Обновлено: 25.04.2024

Презентация на тему: " Гумусное состояние серых лесных почв Владимирского ополья Карпова Д.В., Чернов О.С., Батяхина Н.А." — Транскрипт:

1 Гумусное состояние серых лесных почв Владимирского ополья Карпова Д.В., Чернов О.С., Батяхина Н.А.

2 Цель исследований - изучение изменения состава органического вещества серых лесных среднесуглинистых почв при их земледельческом использовании. Задачи: Изучить направление трансформации органического вещества при окультуривании серых лесных почв. Изучить направление трансформации органического вещества при окультуривании серых лесных почв. Выявить характер изменения содержания групп и фракций органического вещества и состава легкоразлагаемого органического вещества серых лесных почв под влиянием антропогенного воздействия. Выявить характер изменения содержания групп и фракций органического вещества и состава легкоразлагаемого органического вещества серых лесных почв под влиянием антропогенного воздействия. Изучить влияние различных видов парового поля (черный, сидеральный, занятый) на продуктивность севооборота. Изучить влияние различных видов парового поля (черный, сидеральный, занятый) на продуктивность севооборота.

4 Объекты исследований Светло-, собственно и темно-серые лесные почвы и их наиболее характерные разновидности с учетом сопутствующих почвообразовательных процессов с различной степенью антропогенной нагрузки, т.е. пахотные почвы, естественного пастбища (условная целина), почвы элементов микрорельефа: почвы микропонижений со вторым гумусовым горизонтом (ВГГ), остаточно-карбонатные почвы микроповышений, почвы глубоких западин (поверхностное оглеение). Разрезы находятся на территории землепользования Владимирского НИИСХ и на территории землепользования Юрьев-Польского Госсортоучастка, ОАО Небылое.

5 Траншея 1 Располагается в плакорных, хорошо дренируемых условиях длиной около 22 м и глубиной более 2м, с юга на север в южной наиболее высокой части территории. (III съезд Докучаевского общества почвоведов 2000г. г.Суздаль).

6 Траншея 2 направлена с запада на восток, западная часть принадлежит крупной западине (небольшое болото), восточный участок принадлежит пашне

7 Г л у б и н а, с м Глубина,смГлубина,см Траншея 2 Траншея 1 Г у м у с, % Гумус,%Гумус,% Пространственное распределение гумуса в Траншее 1 (пашня) Пространственное распределение гумуса в Траншее 2 Л 2 карб Л 2 Л 2(ВГГ) Л 2 Л 2(ВГГ) Д г Л г 2 Л 2(ВГГ) Л 2 Л 1 (ВГГ)

8 Гумусовые профили Темно-серая лесная целинная со вторым гумусовым горизонтом средне суглинистая на покровном суглинке, подстилаемом мореной Дерново-сильноподзолистая освоенная супесчаная Среднегумусированная на моренном песке Серая лесная освоенная остаточно- карбонатная среднесугли- нистая среднегумусированная на лессовидном суглинке Серая лесная целинная остаточно- карбонатная средне суглинистая среднегуму- сированная на лессовидном суглинке Серая лесная окультуренная средне- суглинистая высокогумусированная на лессовидных суглинках

9 Групповой и фракционный состав гумуса По системе показателей гумусного состояния почв ( Л.А. Гришина и Д.С. Орлов, 1981), тип гумуса, в основном,, фульватно-гуматный, содержание "свободных" гуминовых кислот очень низкое, содержание гуминовых кислот, связанных с Са2+ - высокое

10 Содержание гранулометрических фракций и подфракций дробной пептизации, % Серая лесная, ) целина (р.17 ) серая лесная пахотная с ВГГ (р.23) серая остат.-карб. (р.24, ВНИИСХ) серая лесная остат.-карб. (р.27 Юр.-П.)

11 Содержание гумуса во фракциях: ВПИ, АИ, 1-5, 5-10 и >10 мкм Серая лесная, ) целина (р.17 ) серая лесная остат.-карб. (р.27 Юр.-П.) серая лесная пахотная с ВГГ (р.23) серая остат.-карб. (р.24, ВНИИСХ)

12 Апах : рНсол.- 5,7; гидролитическая кислотность 5,0; сумма поглощенных оснований - 22,5 мг-экв на 100 г почвы; содержание подвижного Фосфора (по Кирсанову) - 26,1 содержание обменного калия (по Масловой)- 15,4 мг на 100 г почвы; содержание гумуса - 3,6%. Перед закладкой опыта было проведено известкование по гидролитической кислотности. Севооборот: пар - озимая рожь - овес с подсевом трав - травы 1 года пользования – травы 2 года пользования - озимая рожь - ячмень. Занятой пар - вико-овсяная смесь на зеленый корм;сидерат - редька масличная. Опыт проводился ( гг.) в трех закладках во Владимирском НИИСХ на серой лесной среднесуглинистой почве.

13 I Черный пар 1.Черный пар (контроль) 2.Черный пар+ 40 т/га навоза 3.Черный пар+ солома озимой ржи в 2-х звеньях севооборота III Занятый пар II Сидеральный пар 5.Сидеральный пар+ 40 т/га навоза 6.Сидеральный пар+ солома озимой ржи в 1-м звене севооборота 8.Занятый пар+ 40 т/га навоза 9.Занятый пар+ 40 т/га навоза+ солома озимой ржи в 2-х звеньях севооборота 10.Занятый пар+ 40 т/га навоза+ солома озимой ржи в 2-х звеньях севооборота + пожнивная сидерация на 6-ой год 4.Сидеральный пар 7.Сидеральный пар+ cолома озимой ржи в 2-х звеньях севооборота Схема опыта

14 0-20 см Групповой и фракционный состав гумуса по вариантам опыта ЧП 1,2,3 СП 4,5,6,7 ЗП 8,9,10 Варианты опыта

15 Изменение содержания подвижных форм гумуса в вариантах опыта

16 Статистические характеристики по опыту в целом

17 Коэффициенты корреляции для слоя % - 0,632 99% - 0,765

18 Коэффициенты корреляции для слоя % - 0,632 99% - 0,765

19 Влияние содержания лабильного гумуса на уровень продуктивности севооборота. Зависимость уровня продуктивности от содержания гумуса в почве, слой 0-20 см.

20 Выводы: Для пахотных серых лесных почв характерны: высокое содержание прочносвязанного углерода, низкое содержание I фракции гумусовых веществ и высокое содержание второй фракции как гуминовых, так и фульвокислот. По распределению гумуса по фракциям и подфракциям дробной пептизации максимум гумуса приходится на илы (водно-пептизоруемый и агрегируемый). Наиболее благоприятные условия для увеличения наиболее ценной в агрономическом отношении фракции гуминовых кислот, связанных с кальцием происходило при комплексном использовании навоза с соломой (СГК: СФК = 1,3 - 1,5).

21 На величину запасов подвижных (лабильных) форм органического вещества оказало решающее влияние внесение навоза и соломы за ротацию севооборота. Наиболее высокие показатели содержания водорастворимых гумусовых веществ к концу ротации севооборота наблюдались при сочетании запашки навоза и соломы: в 0-20 см слое почвы – 114 мг; в слое см мг на 1 кг почвы. Изменение рH экстрагирующего раствора пирофосфата натрия с 7 до 9 единиц рH увеличило в 1,6-2,0 раза количество извлекаемых лабильных форм гумусовых веществ.

Вы можете изучить и скачать доклад-презентацию на тему Органическое вещество почв. Теории гумификации. Экологическая роль гумуса. Презентация на заданную тему содержит 24 слайдов. Для просмотра воспользуйтесь проигрывателем, если материал оказался полезным для Вас - поделитесь им с друзьями с помощью социальных кнопок и добавьте наш сайт презентаций в закладки!

Органическое вещество почв – это совокупность живой биомассы, органических остатков растений, животных, микроорганизмов, продуктов их метаболизма и гумуса

Биомасса (фитомасса) – общее количество живого органического вещества растительного сообщества Опад – количество ежегодно отмирающего органического вещества на единицу площади (ц/га, т/га) Опад/биомасса – отношение, указывающее на прочность удержания органического вещества растительным сообществом Мертвое органическое вещество – количество органического вещества, содержащееся в отмерших частях растений и накопившиеся в почве продукты опада (лесная подстилка, степной войлок, торфяной горизонт) Подстилка – поверхностный органогенный горизонт мощностью до 10 см, состоящий из растительных и животных остатков, полностью или частично сохранивших анатомическое строение

Показатели, определяющие формирование и накопление почвенного органического вещества Количество биомассы и опада Структура биомассы Динамика биомассы Локализация биомассы и опада - надземная - подземная Химический состав биомассы и опада - зольность - соотношение основных классов органических веществ - доля медленно и трудноразлагаемых соединений (лигнин, целлюлоза, пектин, дубильные и др. в-ва)

Зольные элементы – минеральные элементы, остающиеся после сжигания растений и животных в золе, не образующие газов (не улетучиваются при горении и гниении): Зольные элементы – минеральные элементы, остающиеся после сжигания растений и животных в золе, не образующие газов (не улетучиваются при горении и гниении): кремний, алюминий, железо, марганец, кальций, магний, фосфор, сера, калий, натрий и ряд микроэлементов.

Гумусовые вещества – это гетерогенная система полимеров разной степени конденсации (n> 1000), имеющих общие черты строения и варьирующие свойства (относительную молекулярную массу, различный химический состав и степень растворимости) Гумус - группа химических соединений, свойственная только почвенному покрову Земли и играющая для ее биосферы роль аккумулятора солнечной энергии

Общие черты строения гумусовых кислот Наличие ароматического ядра или ароматических фрагментов в составе молекулы (с гидрофобными свойствами) Наличие периферических боковых радикалов из углеводных, аминокислотных и углеводородных фрагментов Азот- и фосфорсодержащие компоненты (большая часть в составе аминокислот) Наличие разнообразных функциональных групп (карбоксильные СООН, карбонильные С-О, спиртовые и фенольные гидроксилы ОН, метоксильные ОСН3, хинонные С=О, аминогруппы) – за счет них осуществляется взаимодействие молекул кислот с катионами почвенного раствора

Свойства гуминовых кислот (Гк) Растворимы в щелочах, нерастворимы в минеральных кислотах и воде Цвет от бурого до черного В молекуле преобладает ядро, состоящее преимущественно из гетероциклических и ароматических соединений Периферическую часть молекулы формируют боковые радикалы, состоящие из углеводных, аминокислотных и углеводородных фрагментов Наличие разнообразных функциональных групп Молекула гуминовой кислоты имеет губчатую структуру Элементный состав Гк колеблется в узких пределах: С 52-62%, Н 3-6%, N 2-6%, О 31-39% (более конденсированы в сравнении с Фк)

Свойства фульвокислот (Фк) Растворимы в воде, кислотах, щелочах, органических растворителях Цвет от соломенно-желтого до оранжево-вишневого Более развита периферическая часть молекулы, поэтому более реакционноспособны, гидрофильны и подвижны Наличие разнообразных функциональных групп Элементный состав Фк: С 36-45%, Н 3-6%, N 2-6%, О 40-50% (более окислены в сравнении с Гк)

Минерализация – распад органических остатков до конечных продуктов (воды, С02, простых солей) Гумификация – совокупность биохимических и физико-химических процессов трансформации продуктов разложения органических остатков в гумусовые кислоты

Факторы минерализации Температура и влажность Химический состав растительных остатков Минералогический и гранулометрический состав почвы Кислотность среды Наличие поливалентных ионов Количество гумуса в почве

Концепции гумификации Конденсационная – А.Г. Трусов - М.М. Кононова (В. Фляйг, Г. Фелбек, Д. Мартин, К. Хейдер) Биохимического окисления – И.В. Тюрин – Л.Н. Александрова Биологическая – С.П. Костычев, В.Р. Вильямс, С.Н. Виноградский, Е.С. Лукошко, В.Е. Раковский Кинетическая – Д.С. Орлов, А.Д. Фокин

Основные положения конденсационной гипотезы гумификации Гумификация растительных остатков сопровождается минерализацией входящих в них компонентов до СО2, Н2О, аммиака и др. Все компоненты растительных тканей могут быть первоисточниками структурных единиц гумусовых кислот (фенольных соединений, аминокислот и пептидов) Конденсация относительно простых структурных единиц идет путем окисления фенолов ферментами типа фенолоксидаз (через семихиноны до хинонов) и взаимодействия хинонов с аминокислотами и пептидами Поликонденсация соединений в более сложные молекулы

Основные положения гипотезы биохимического окисления Биохимическое окислительное кислотообразование: из высокомолекулярных продуктов разложения растительных остатков под воздействием оксидаз микроорганизмов образуются гуминовые кислоты Формирование азотистой части гумусовых кислот за счет внутримолекулярных перегруппировок , сорбции аммиака, белков и аминокислот; непрерывная трансформация азотсодержащих фрагментов из алифатических в ароматические Возрастание степени ароматизации молекулы вцелом и консервация гумуса на почвенном мелкоземе – самая длительная стадия ( сотни и тысячи лет) Постепенное медленное разрушение гумусовых кислот

Основные положения биологических гипотез гумусообразования Почвенные микроорганизмы (грибы и бактерии) продуцируют пигменты меланоидного типа, которые являются основой для формирования гумусовых веществ (П.А. Костычев, С.Н. Виноградский и др.) Гумусовые кислоты – энзимы микроорганизмов, выделенные ими во внешнюю среду и преобразованные (В.Р. Вильямс) Образование гуминовых кислот начинается в клетках зеленых растений (глюкоза + уроновая кислота = циклический мономер); после отмирания клеток идет ароматизация образовавшихся циклов, их конденсация и образование гумусовых молекул (Е.С. Лукошко, В.Е. Раковский)

Кинетическая теория гумификации Процессы гумусообразования идут как по конденсационному пути, так и по пути биохимического окисления, скорость и глубина процессов зависит от климатической составляющей: - высокая биохимическая активность почв способствует глубокому расщеплению органики (черноземы), - при ослабленной микробиологической активности идет медленное биохимическое окисление (почвы тайги) (Д.С. Орлов) В почвах с уже сформированным гумусовым профилем идет фрагментарное обновление гумуса : продукты разложения не формируют новую молекулу целиком, а включаются сначала в ее периферическую часть, а затем и в циклические структуры (разновозрастность ядра и боковых фрагментов) (А.Д. Фокин)

Экологическое значение органических веществ почвы Минерализация органических веществ (опада и гумуса) – важнейший источник поступления в почвы элементов-биофилов. Гумус – резервуар для выведения СО2 из атмосферы и аккумулятор солнечной энергии. Cоли гумусовых кислот (гуматы) обладают стимулирующим действием на растения. Гумус оптимизирует физические свойства почв (создает структуру и пористость). Гумус является источником органики для гетеротрофных микроорганизмов почвы (грибов и бактерий). Гумусированность почв – важнейший показатель количественной оценки плодородия почвы. Гумус способствует увеличению эффективности минеральных удобрений.

№ слайда 1

№ слайда 2

Содержание: Радиоуглеродное датирование органического вещества (ОВ) почв. Динамика и возраст фракций гумуса Выбор "датирующей" фракции и поиск "инертного" углерода Определение продолжительности периода гумусообразования - Определение коэффициента обновления ОВ современных почв - Определение индекса омоложения ОВ голоценовых палеопочв. - Оценка потоков углерода в почвах различных эпох голоцена и их динамика в связи с изменением климата. Радиоуглеродный возраст почв и проблема интерпретации радиоуглеродных данных. - Определение календарного возраста и калибровка радиоуглеродных данных - Роль факторов почвообразования в определении радиоуглеродного возраста почв. - Интерпретация почвенных радиоуглеродных данных. - Радиоуглеродный возраст ОВ ископаемых почв и реликтовых гумусовых горизонтов; хронология и реконструкция палеосреды.

№ слайда 3

t= T½ ln Nстандарта ln2 Nобразца

№ слайда 4

№ слайда 5

Выбор "датирующей" фракции и поиск "инертного" углерода

№ слайда 6

Радиоуглеродный возраст Курского чернозема по ОВ и ГК (О.А.Чичагова, А.Е. Черкинский) Радиоуглеродный возраст ископаемой почвы по ОВ, ГК и древесному углю (О.А.Чичагова, 1985) Почва Глубина см По общему ОВ По ГК Чернозем мощный 0-10 современный 1000 40 50-60 2890 100 4050 60 Уголь ГК ОВ 30620 1200 32050 1000 19730 600

№ слайда 7

Радиоуглеродный возраст фракций гумуса черноземных и подзолистых почв Канады (Paul et al.) Фракция гумуса Чернозем Чернозем Подзол Нефракционирован-ная почва 990 ± 60 870±50 250±60 Без подвижных ГК Не опр. 1135±50 335±50 Подвижные ГК 875±57 785±50 85 ± 45 ГК, связанные с Са 1308 ±64 1235 ±60 195 ± 50 ФК,связанные с ГК 630 ±60 555±45 50 ± 45 Гумин 1240 ±60 1140 ±50 485 ±70

№ слайда 8

Возраст фракций гумуса гумусовых горизонтов некоторых почв Русской равнины Почва, местоположение Глубина, см Возраст фракций гумуса, B.P. (лет назад) Свободных ГК ГК,связанных с Са ГК, связанных с R2O3 суммы ГК гумина Мощный чернозем, Курск 10-20 Не опр. 1680+80 Не опр. 1400±100 1100±70 Лугово-черно-земная, Кисловодск 5-10 730±110 1530±60 1700±60 Не опр. 1130±100 Дерново-подзолистая, р. 2-71 5-11 600±30 Не опр. Современный Дерново-глеевая, Ярослав ская обл. 20-30 3600±40 Не опр. 4000±50 Не опр. Не опр. 30-35 8440±60 Современный Торфяно-глеевая. Смоленская обл. 26-33 1100±100 Не опр. 1000±100 7600± 200 Не опр. Не опр. 40-50 8300±180 7600 ±200 Каштановая " почва. Ставропольский край 0-20 1000±100 1080±120 Не опр. Современ- ный

№ слайда 9

Радиоуглеродный возраст гумусовых фракций ископаемых почв (* Pollach, Costin, 1971; **Scharpenseel, l971; *** Чичагова, 1972). Фракция Погребенная почва, Австралия* Погребён-ный чернозём, ФРГ** Ископаемая брянская почва*** Араповичи Мезин Гумусовые и древесные угли 30 620 ± 1200 6830± 100 Не опр. Не опр. Фульвокислоты Не опр. 4310± 210 " " Гуминовые кислоты (сумма) 32 050 ± 1010 7600±200 31 500±1400 24 300 ±370 Гуминовые кислоты, связанные с Са Не опр. Не опр. 24 000 ± 300 24 210 ±270 Гумины 18 540 ± 890 6930 ± 80 Не опр. Не опр. Общее органическое вещество 19 730 + 600 Не опр. Не опр. Не опр.

№ слайда 10

Определение продолжительности периода гумусообразования (Чичагова, Черкинский) Схема изменений параметров процессов гумусообразования (моногенетичная модель): А—уровень квазиравновесного состояния, Б — состояние закрытой системы, В — состояние реальной системы. О — tm—характерное время или продолжительность периода гумусонакопления; t v— момент наблюдения; a — содержание гумуса, б — удельная активность гумуса по 14С, справа — радиоуглеродный возраст гумуса

№ слайда 11

Показано, что удельная активность гумуса по радиоуглероду горизонтов, пришедших в квазиравновесное состояние, остается неизменной с течением времени. Для таких горизонтов эта величина характеризует длительность цикла полного обновления углерода гумуса или максимальное характерное время процесса гумусообразования. Таким образом, 14С-возраст гумуса горизонтов, достигших квазиравновесного состояния, показывает характерное время процессов гумусообразования или продолжительность этапа саморазвития в данном горизонте и позволяет определить скорость обновления гумуса. Для горизонтов, не достигших квазиравновесного состояния, по 14С определяется минимальное значение времени процессов гумусонакопления в них, причем, чем дальше горизонт от равновесного состояния, тем ближе значение радиоуглеродного возраста к истинному.

№ слайда 12

№ слайда 13

Изменение специфической активности углерода(% от стандарта NBS) в атмосфере(1) и в гумусе почв с различным обменом углерода: Kr=22 g/kgC yr 1(2); Kr= 1g/kgC yr 1(3 ) 1950 1970 1990 2010 2030 2050 годы

№ слайда 14

Определение показателя интенсивности омоложения ОВ голоценовых палеопочв (индекс омоложения). Предложен показатель интенсивности омоложения гумуса (индекс омоложения) (Alexandrovskiy, Chichagova, 1998). Используя эти данные, можно оценивать возможную величину омоложения 14С дат погребенных почв и реликтовых горизонтов, что должно являться важным условием при геохронологических построениях и палеогеографических реконструкциях. Обнаруживается четкая зависимость интенсивности омоложения гумуса от глубины залегания датируемых горизонтов почвы и климатических условий гумусообразования.

№ слайда 15

Рис. 1. Величина омоложения органического вещества почв на разной глубине (в %. за 100 лет) в разных зонах.

№ слайда 16

Скорости обновления углерода северных почв Выявлены различия в скоростях обновления углерода северных почв и их количественные зависимости от характера органического вещества почв, глубины почвенного горизонта, положения в рельефе, широты местности, характера экосистем и почвообразующих пород.

№ слайда 17

Пространственная изменчивость коэффициента обновления гумуса в г/кг углерода в год в высоких широтах на локальном уровне. Наибольшая скорость углеродного обмена характерна для почв хорошо дренированных территорий, в условиях заболоченности скорость обновления углерода уменьшается в несколько раз.

№ слайда 18

Величины коэффициента обновления гумуса слабо увеличивается с севера на юг в безлесной области, вслед за возрастанием биологической активности. Треугольники – Kr для поверхностных горизонтов; кружки – Kr на глубине 10 см.; квадраты – скорости обновления подстилок Пространственная изменчивость коэффициента обновления углерода верхних горизонтов дренированных почв: связь Kr с широтой местности.

№ слайда 19

Скорость обновления углерода в слитых почвах Предкавказья на разных элементах микрорельефа гильгайного комплекса. Самые высокие скорости обновления углерода (УО) характерны для верхних горизонтов почв микрозападины, значительно меньшая скорость – в верхних гор. микроповышений и микросклона. Такие кривые УО характерны для гумуса слитоземов.

№ слайда 20

Радиоуглеродный возраст почв

№ слайда 21

№ слайда 22

Роль факторов почвообразования На радиоуглеродный возраст(РВ) большое влияние оказывают такие факторы почвообразования, как климат, рельеф местности, материнские породы и др. Изменение 14С – возраста в зональном ряду почв проявляется следующим образом: РВ ГК арктического подбура отражает характер почвообразования в условиях пониженной биологической активности (РВ= 3700 лет); с повышением ее в лесной зоне РВ уменьшается ( РВ=600-1000 лет); в черноземах и в каштановых почвах биологическая активность достигает оптимальных значений, но дальнейшего уменьшения возраста не наблюдается (РВ=1500-3000 лет), что объясняется большой термодинамической устойчивостью ГК этих почв и их более прочными связями с минеральной частью почвы. ГК гумусовых горизонтов бурых пустынных почв Средней Азии имеет так же древний возраст благодаря очень высоким темпам минерализации ОВ, потере периферической части ГК(наиболее лабильной и молодой) и усилению их ароматичности (за счет древних ядер ГК); в профиле этих почв сохранился и очень древний реликтовый гумус с РВ до 11 тыс.лет. РВ горных почв зависит в значительной степени от проявления экзогенных естественных нарушений и крутизны склонов.

№ слайда 23

Кривые радиоуглеродного возраста черноземов 1 – Курск, р-з 2; 2 – Мехрен (ФРГ); 3 – Курск, р-з 1; 4 - Орел

№ слайда 24

Кривые радиоуглеродного возраста вертисолей мира

№ слайда 25

Заключение - Современные почвы, благодаря биологическому круговороту и постоянному обновлению ОВ, являются открытыми в отношении углеродного обмена системами, а ископаемые почвы - открыто-закрытыми системами. - ОВ почв гетерохронно и состоит из разных по строению, генезису и возрасту фракций. Оно подвержено различным диагенетическим преобразованиям, связанным как с трансформацией в результате биологического круговорота в процессе почвообразования (в случае современных почв), так и со временем и условиями погребения (в случае ископаемых почв); возможно накопление ОВ в результате эолового переноса, эрозии, дефляции и пр. природных процессов

№ слайда 26

№ слайда 28

№ слайда 29

Для учеников 1-11 классов и дошкольников
Бесплатные сертификаты учителям и участникам

Описание презентации по отдельным слайдам:

Химический состав почвы Подготовила : обучающаяся гр.1СПЛ Полева Елизавета Проверила : Мурадова О.Г

Химический состав почвы Под химическим составом почвы обычно понимают элементный состав минеральной части почвы, а также содержание в ней гумуса, азота, углекислого газа и химически связанной воды. В состав почвы входят почти все известные химические элементы. При изучении полного валового состава почвы в ней определяют: Si, Al, Fe, Ca, Mg, К, Na, S, P, Ti и Mn. Наиболее распространенными в почве являются следующие элементы: кислород (49 %), кремний (33 %), алюминий (7,13%), железо (3,80 %), углерод (2,0 %), кальций (1,37 %), калий (1,36 %), натрий (0,63 %), магний (0,63%), азот (0,10%).

Химический состав почвы является отражением элементарного состава всех геосфер, принимающих участие в формировании почвы. Поэтому в состав всякой почвы входят те элементы, которые распространены или встречаются как в литосфере, так и в гидра-, атома- и биосфере. Перечисленные 15 элементов, составляя основу химического состава литосферы в целом, в то же время входят в зольную часть растительных и животных остатков, которая, в свою очередь, образуется за счет элементов, рассеянных в массе почвы. Количественное содержание в почве этих элементов различно: на первое место надо поставить О и Si, на второе — А1 и Fe, на третье — Са и Mg, а затем — К и все остальные.

Элементы питания, содержащиеся в почвах, находятся в различных минеральных и органических соединениях, и запасы их обычно значительно превышают ежегодную потребность. Однако большая часть их находится в форме, не доступной для растений: азот — в органическом веществе, фосфор — в фосфатах, железо, алюминий, кальций, калий — в поглощенном состоянии, кальций и магний — в форме карбонатов, т. е. в не растворимой в воде форме. Процесс усвоения растениями элементов питания происходит благодаря обменному поглощению. Формы соединений и биологическое значение химических элементов различны. Элементы входят в состав почв в форме различных химических соединений, характеризующих тип почвы, и имеют разное биологическое значение.

Кислород в свободном состоянии находится в почвенном воздухе, а в связанном входит в состав воды, окислов, гидратов, кислородных кислот и их солей. Он имеет важное значение, как элемент, необходимый для дыхания растений и животных, и как элемент-органоген. Железо входит в состав ферро силикатов и других солей, как окисных, так и закисных, а также в состав гидратов железа. Биологическое значение его велико: с ним связано образование хлорофилла в зеленых растениях. Алюминий входит в состав алюмосиликатов, глинозема и гидратов глинозема. Биологического значения он не имеет. Кремний входит в состав силикатов, т. е. солей кремниевых, алюмокремниевых и ферро кремниевых кислот, а также встречается в виде кремнезема, как кристаллического (кварц), так и аморфного. Биологическое значение кремния не выяснено, но он всегда содержится в золе растений (в особенности камыша и тростника) и, по-видимому, необходим для образования клеток и тканей более твердых частей организмов.

Углерод входит в состав растительных остатков и составляет в среднем 45 % их массы. Как основа всех органических соединений он имеет исключительно большое значение. Встречается в почве также и в форме минеральных соединений углекислого газа и солей угольной кислоты. Марганец, как предполагают, играет роль катализатора. Определенное биологическое значение имеют также и многие другие химические элементы, встречающиеся в почвах в очень малых количествах (например, медь, цинк, фтор, бор и другие), так называемые микроэлементы. Некоторые из них используются в качестве минеральных удобрений. Однако наибольшее значение для питания растений имеют соли калия, кальция, магния, железа и кислот — азотной, фосфорной, серной и угольной.

Для характеристики плодородия почвы наибольшее значение имеет содержание гумуса, азота, фосфора и калия. Определение содержания в почве тех или других химических элементов и форм их соединений является задачей химического анализа почв. Содержание гумуса в верхнем горизонте почв разного типа колеблется в широких пределах, но для каждого типа и подтипа почвы оно является достаточно устойчивым и поэтому характерным показателем. Для остальных элементов, наряду с их валовым содержанием (которое свидетельствует о той или иной степени плодородия почвы), необходимо знать содержание их форм растениями.

Валовое содержание в почвах азота и фосфора (в верхнем горизонте) обычно выражается в десятых долях процента, калия содержится до двух и более процентов. Содержание же их усвояемых форм не превышает тысячных долей процента и его принято выражать в миллиграммах на 100 г почвы.

Читайте также: