Поняття про хімічний склад грунту
Надіслати свою хорошу роботу в базу знань просто. Використовуйте форму, розташовану нижче
Студенти, аспіранти, молоді вчені, які використовують базу знань в своє навчання і роботи, будуть вам дуже вдячні.
Хімічні елементи та склад грунту
Список використаної літератури
ПОЧВА - самий поверхневий шар суші земної кулі, що виник в результаті зміни гірських порід під впливом живих і мертвих організмів (рослинності, тварин, мікроорганізмів), сонячного тепла і атмосферних опадів. Грунт являє собою абсолютно особливе природне утворення, що володіє тільки їй властивим будовою, складом і властивостями. Найважливішим властивістю грунту є її родючість, тобто здатність забезпечувати зростання і розвиток рослин. Щоб бути родючою, грунт повинен мати достатню кількість поживних речовин і запасом води, необхідне для живлення рослин, саме своєю родючістю грунт, як природне тіло, відрізняється від всіх інших природних тіл (наприклад, безплідного каменю), які не здатні забезпечити потребу рослин в одночасному і спільному наявності двох факторів їх існування - води і мінеральних речовин.
Грунт - найважливіший компонент всіх наземних біоценозів і біосфери Землі в цілому, через грунтовий покрив Землі йдуть численні екологічні зв'язки всіх, хто живе на землі і в землі організмів (у тому числі і людини) з літосферою, гідросферою і атмосферою.
Роль грунту в господарстві людини величезна. Вивчення грунтів необхідно не тільки для сільськогосподарських цілей, але і для розвитку лісового господарства, інженерно-будівельної справи. Знання властивостей ґрунтів необхідно для вирішення ряду проблем охорони здоров'я, розвідки і видобутку корисних копалин, організації зелених зон в міському господарстві, екологічного моніторингу та ін.
Хімічні елементи та склад грунту
Хімічний склад грунту
Найбільш поширеними в грунті є наступні елементи: кисень (49%), кремній (33%), алюміній (7,13%), залізо (3,80%), вуглець (2,0%), кальцій (1,37% ), калій (1,36%), натрій (0,63%), магній (0,63%), азот (0,10%).
Кисень. Утворює багато різноманітних сполук. Він входить до складу органічної речовини, первинних і вторинних мінералів, міститься в грунтовому повітрі, органічних і мінеральних сполуках ґрунтового розчину. При дефіциті вільного кисню в грунті створюються анаеробні умови.
Водень. Присутній в грунтах головним чином у складі води, вугільної кислоти і в органічній речовині, а також в кислих солях і гідроксильних іони. Частина водню знаходиться в ґрунтовому розчині і в обмінному стані, обумовлюючи актуальну, а потенційну кислотність грунту.
У кислому середовищі - це катіон А13 +, в лужному - аніон А1 (ОН) 4. При надходженні в грунтовий розчин А13 + утворюються комплексні іони, гідролізовані в різного ступеня. Вони мають кислотні властивості, так як при взаємодії з водою звільняються іони Н +.
Гідроксид алюмінію випадає в осад у вигляді аморфного гелю, який в подальшому набуває кристалічної структури з утворенням гіббсіта і беміт. Частково А1 (ОН) 3, може залишатися в грунтовому розчині у вигляді золю. У кислому середовищі він взаємодіє з фульвокислот і низькомолекулярними органічними речовинами з утворенням рухомих комплексних сполук, в формі яких мігрує в грунтовому профілі. Колоїдний гідроксид алюмінію часто пов'язується з гелем кремнезему протилежного знаку заряду, утворюючи змішаний гель - аллофан.
В обмінній формі АI3 + в значних кількостях присутній в кислих грунтах, де він разом з Н + насичує частина поглинаючогокомплексу. Обмінний алюміній врівноважує алюміній ґрунтового розчину. У кислих грунтах обмінний алюміній часто переходить в Необмінна форму, закріплюючись в межпакетное просторах розбухають мінералів, особливо вермикуліто.
Обмінний і водорозчинний алюміній погіршують мінеральне живлення рослин, переводи фосфор в важкорозчинні сполуки і перешкоджаючи поглинанню двовалентних катіонів. Крім того, алюміній токсичний для багатьох культур. Під його впливом погіршується розвиток кореневої системи, порушується вуглеводний і азотний обмін в рослині.
Залізо. Відноситься до елементів, які виконують найважливіші функції в рослинах. Без нього в зелених частинах рослин не утворюється хлорофіл, гак як залізо - необхідна складова частина системи ферментів, які беруть участь в синтезі хлорофілу. Залізо регулює процеси окислення і відновлення складних органічних сполук у рослинах. Його недолік викликає хлороз і розпад ростових речовин (ауксинів), синтезованих рослинами.
Форми сполук заліза в грунті різноманітні. Воно знаходиться в складі різних первинних і вторинних мінералів, у вигляді аморфних гідроксидів простих солей, в обмінному стані, бере участь в утворенні комплексів. Одна з найважливіших особливостей заліза здатність змінювати валентність, тому його присутність в ґрунтах у вигляді Fе22 + або Fе2З + сильно залежить від окислювально-відновного режиму.
В результаті руйнування мінералів при виветрiiваi1іі і почвообразовании вивільняється гідроксид заліза Fе (ОН) 3. Це непорушне і аморфне з'єднання утворюється практично у всіх грунтах, якщо тільки в розчин надходить вільне залізо.
Водорозчинне (іонну) залізо вивчено недостатньо. Іони заліза (III) присутні тільки в сильнокислой середовищі (при рН, що дорівнює З і нижче) і при високих (близьких до 800 мВ) значеннях окисно-відновного потенціалу (ОВП). Такі поєднання в грунтах зустрічаються рідко. При більш високих значеннях рН залізо осідає у формі гідроксиду Fе (ОН) 3, а при подщелачивании середовища утворюються аніони Fе (ОН). Залізо (II) в значних кількостях присутній тільки в перезволожених і затоплених грунтах. Відновлення заліза починається при ОВП нижче 300. 400 мВ, причому чим вище рН, тим більше повинно бути зниження ОВП, при цьому утворюються такі сполуки, як FеСО3, Fе (НСО3) 2, FеSО4, Fе3 (РО4) 2 Ч8Н20, FеS, а в лужному середовищі - ферроферрігідроксід Ее3 (ОН) 8. Водорозчинне залізо поглинається ґрунтовими колоїдами і переходить в обмінна стан у вигляді Fе2 +. У гідроморфних гумусірованние і біологічно активних грунтах міститься до 18 мг-екв / 100 г обмінного Fе2 +.
Залізо активно з органічними речовинами і фульвокислот з утворенням міцних комплексних железоорганіческіх з'єднань, здатних до міграції в грунтовому профілі. Органічні речовини не тільки вступають у взаємодію з іонним залізом, оксидами і гідроксидами заліза, а й здатні витягувати його з кристалічної решітки первинних мінералів і глинистих вторинних мінералів.
Кальцій. Цей елемент має величезне значення не тільки в харчуванні рослин, а й в грунтоутворенні. Кальцій міститься в усіх рослинних клітинах. При його недоліку, перш за все, сповільнюється розвиток кореневої системи рослин, коріння ослизняются і швидко загнивають, а при кальциевом голодуванні відмирає верхівкова нирка і припиняється ріст стебла. Кальцій впливає на міцність надземних частин рослин і якість продукції рослинництва.
З'єднання кальцію створюють сприятливі умови для трансформації органічних залишків, гумусообразования, беруть участь в утворенні глинистих мінералів, впливають на природу гліногумусових комплексів, грають важливу роль в біологічних процесах. Кальцій - ефективний коагулятор ґрунтових колоїдів, він також сприяє формуванню агрономічно цінної структури грунту.
Карбонат кальцію присутній в грунтах в двох формах: активній та неактивній. Неактивні карбонати представлені грубозернистим або уламковим кальцитом і зосереджені у великих фракціях (розміром більше 1 мкм). Вони малорастворіми в воді, насиченій СО2, проявляють невисоку хімічну активність, не впливають на поглинаючий комплекс і являють собою резерв кальцію, здатного переходити в активну форму.
Активні карбонати зосереджені у фракціях розміром менше 1 мкм. Взаємодіючи з грунтовим розчином, насиченим СО2, вони переходять в гідрокарбонати і насичують кальцієм поглинаючий комплекс.
СаСО3 + СО2 + Н20 = Са (НСО3) 2,
Вільний вуглекислий кальцій обумовлює слаболужну реакцію ґрунтового розчину. У бескарбонатних грунтах кальцій, насичуючи поглинаючий комплекс, надає їм нейтральну реакцію середовища. В грунтах з промивним типом водного режиму при низькому вмісті обмінного кальцію реакція середовища кисла.
Зазвичай рослини не відчувають нестачі в кальції. Однак на рослинах, які ростуть на кислих і сильнокислому грунтах, особливо легкого гранулометричного складу, буде позначатися нестача кальцію.
Магній. Входить до складу багатьох органічних речовин, що утворюються в рослинах найважливіше у тому числі хлорофіл, що надає листю зелений колір і поглинає енергію сонячних променів. Магній позитивно впливає на споживання рослинами, особливо цитрусовими, поживних речовин, насичуючи разом з кальцієм грунтовий поглинаючий комплекс, магній сприяє створенню нейтральної реакції середовища. Разом з тим при підвищеному вмісті обмінного магнію грунти характеризуються латопріятнь1мі агрофізичними властивостями. У таких ґрунтах утворюються рухливі гумати і фульвати магнію, що знижує грунтову родючість.
Калій, представлений простими солями ґрунтового розчину, легко доступний расстения але головна роль в харчуванні рослин належить обмінним калію, адсорбована на поверхні ґрунтових колоїдів. Обмінний калій, подібно йону здатний переходити в Необмінна форму. Таке явище відоме як ретроградація. Між обмінної і необмінної формами калію існує певна рівновага. При споживанні обмінного калію його запаси поповнюються за рахунок Необмінна. Перехід з однієї форми в іншу можливий при певних умовах. Так, перехід калію в Необмінна стан відбувається при підвищенні рН і надлишку іонів Са2 + в розчині, иссушении грунту і скорочення межпакетное відстаней мінералів з дедалі більшою гратами. Зворотного процесу сприяють біологічне поглинання обмінного калію і гідратація мінералів.
Азот. Це найважливіший елемент живлення рослин. Він майже повністю зосереджений в органічній речовині грунту і клітинах живих організмів. Азот становить, як правило, 1/10. 1/20 частина від змісту органічного вуглецю. Накопичення азоту в ґрунті зумовлено біологічною фіксацією його з атмосфери. У почвообразующих породах цього елемента дуже мало.
Азот доступний рослинам головним чином у вигляді амонію, нітратів і нітритів, хоча остання форма в ґрунтах практично не міститься. Амонійний та нітратний азот - основні форми азотистих сполук, які засвоюють рослини. Амонійний азот знаходиться в грунті у вільному стані н грунтовому розчині, з нього амоній поглинається негативно зарядженими ґрунтовими колоїдами і переходить в обмінну форму. Частина обмінно поглиненого амонію фіксується в межпакетное просторах розбухають мінералів і втрачає здатність до обміну, трансформуючись в Необмінна форму.
Серед мінеральних сполук фосфору найважливішу роль відіграють солі ортофосфорної кислоти Н3РО4.
Фосфат в обмінному стані утримується на поверхні глинистих мінералів обмінними дво- і тривалентними катіонами або катіонами кристалічних решіток. Таким шляхом з грунту поглинається до 1% фосфору. У аморфних гідроксидів здатність до поглинання фосфору вище, ніж у глинистих мінералів: для Fе (ОН) з вона становить 4%, для А1 (ОН) 3 - близько 25%. Важливу роль в утриманні фоcфора грають гідрати заліза, що входять в органо-мінеральні комплекси. Вільний алюміній утримує фосфор в менш розчинній формі, ніж обмінний або АР кристалічних решіток. Окристалізованої гідроксиди (гиббсит і гетит) фосфор практично не поглинають. У грунтах, що містять карбонати в активній формі, фосфор зберігається в обмінній формі при не дуже високих значеннях рН і достатній вміст гумусу.
Ф. Дюшофур вважає, що між фосфором ґрунтового розчину і фосфором, поглинутим колоїдами, існує постійний обмін, що приводить до рівноважного стану між обмінним і розчинним фосфором. Внаслідок цього будь-які зміни в концентрації фосфору негайно компенсуються шляхом обміну. Однак частина грунтового фосфору (нерозчинні фосфати) не бере участі в цьому кінетичному обміні.
Фосфор втрачає розчинність і здатність до обміну в результаті осадження і включення в кристалічні освіти. Осадження відбувається при наявності розчинної і обмінного фосфору в дуже кислому (і відновленої) середовищі, що містить розчинні іони А13 або Fе2. В результаті осадження утворюються нерозчинні фосфати заліза або алюмінію з співвідношенням фосфор-метал порядку 1: 2, тоді як для фосфору адсорбованого поверхнею колоїдальних гідроксидів воно дорівнює 1: 100 або 1: 500.
У грунтах відбувається повільна і поступова втрата фосфором розчинності що можливо в результаті наступних процесів:
* Проникнення фосфат-іонів в міжплощинні простору глинистих мінералів під час придбання гелями шаруватої структури або розсовування шарів у деяких розбухають мінералів;
* Освіти залізистих конкрецій і поглинання ними фосфат-іонів, а також включення фосфат-іонів в мінерали типу гетиту або гіббсіта в процесі кристалізації відповідних гідроксидів;
* Фіксації фосфатів в карбонатної середовищі, коли рН піднімається вище 8ми, фосфати переходять в менш розчинний і більш стан.
Доступність фосфору рослинам у грунтів різних типів неоднакова. Порівняно легко переходить в розчин фосфор, утримуваний глинистими мінералами гліногумусового комплексу в кислих грунтах доступність фосфору рослинам різко падає, внаслідок зв'язування його вільним алюмінієм і включення в залізисті конкреції. При високому вмісті карбонатів доступність фосфору рослинам також низька.
Вапнування кислих ґрунтів, свіже органічна речовина, що служить джерелом рухомих гумусових речовин, сприяють розчиненню фіксованого фосфору і підвищують його доступність рослинам. Вирощування бобових трав сприяє мобілізації грунтових фосфатів, оскільки вони енергійно екстрагують фосфор, навіть малорозчинний. Розкладаються залишки бобових трав в подальшому будуть служити джерелом розчинної фосфору для інших культур.
До легкорозчинним солям відносяться Мn5О4, Мn (НО3) 2, МnСI2, присутні в незначних кількостях в грунтовому розчині. з яких марганець переходить в обмінну форму. З'єднання двовалентного марганцю, включаючи легкорозчинні солі і обмінний Мn2, присутні переважно в кислих грунтах. У перезволожених грунтах при інтенсивному розвитку відновних процесів можуть накопичувати важкорозчинні судьфіди марганцю МnS2 і МnS. При збільшенні рН ґрунтового розчину до 8,5 і вище марганець осідає у вигляді Мn (OH) 2, який згодом окислюється до Мn (ОН) 4 або Мn304. У карбонатних грунтах аридних регіонів утворюється труднорастворимая сіль МnСО2. Марганець часто входить до складу конкрецій, різних за хімічним складом. Конкреції глейовими грунтів містять до 8. 10%, а деяких тропічних грунтів - до 20% марганцю.
По валовому хімічному складі можна судити про направлення процесів грунтоутворення. Так, наприклад, накопичення кремнезему у верхніх горизонтах, а заліза і алюмінію в середній частині профілю свідчить про руйнування алюмосилікатів і винесенні з верхніх горизонтів рухомих продуктів руйнування.
Культурні рослини по-різному реагують на один і той же рівень вмісту в грунті доступних (легкорозчинних) елементів живлення. Так, найбільш вимогливими до харчового режиму грунту є овочеві і плодово-ягідні культури, менш вимогливі ярі зернові, льон, трави, проміжне положення займають просапні - картопля, кукурудза.
грунт склад хімічний
При вивченні повного валового складу грунту в ній визначають: Si, Al, Fe, Ca, Mg, К, Na, S, P, Ti і Mn.
Хімічні елементи в грунті присутні у вигляді мінеральних, органічних і органо-мінеральних речовин. Джерелом мінеральних сполук грунту є гірські породи, з яких складається тверда оболонка земної кори - літосфера. Органічні речовини надходять в грунт в результаті діяльності живих організмів, що її населяють. Взаємодія мінеральних і органічних речовин створює складний комплекс органо-мінеральних сполук грунтів. Мінеральна частина становить 80-90% і більше маси грунтів і тільки в органогенних грунтах знижується до 10% і менше.
Поряд з перерахованими макроелементами в грунті в дуже невеликих кількостях присутні розсіяні елементи і мікроелементи, надзвичайно важливі для життєдіяльності рослин.
Список використаної літератури
Грунтознавство, Вільямс В.Р. тисячу дев'ятсот сорок дев'ять
Розміщено на Allbest.ru