Слой полезных ископаемых в почве

Почва – это сложная динамическая система. Она состоит из минеральных и органических веществ. Минеральные компоненты поступают в почву, в первую очередь, из материнской породы , на которой она образовалась. Органические вещества появляются и развиваются благодаря живым организмам, населяющим почвенный покров. Взаимодействие минералов и органики создает сложный комплекс разных соединений.

В этом разделе мы расскажем, из чего состоит почва. Вы узнаете о ее фазах и их особенностях. Также вы прочитаете о минеральном и органическом составах покрова, их соотношении и характеристиках.

Фазы почвы

Прежде всего мы поговорим о фазах почвы.

Выделяют четыре основных части:

Все они взаимосвязаны и активно влияют друг на друга.

К твердой фазе относятся органические и минеральные вещества. Это частицы разного размера и формы, которые неплотно примыкают друг к другу (глыбы, обломочные породы, глина, песок, пыль и другие). Тем не менее, они создают твердый почвенный каркас, на котором размещаются другие части. Эта фаза определяет петрографический (гранулометрический) состав, структуру, сложение и пористость почвенного покрова.

Сама по себе тве р дая часть является малодинамичной системой. Она же самая объемная – занимает 45-60% покрова. С ней связаны многие физические, физико-химические и химические свойства материала.

Подробнее об этом читайте на нашей странице Твердая фаза почвы.

Жидкая часть – это вода и растворенные в ней соли. Данная фаза формируется из атмосферных осадков, грунтовых вод, конденсации водяных паров. Она составляет около 25% от всего объема почвенного покрова.

Эта фаза считается самой динамичной. Именно из нее растения усваивают питательные вещества. Ведь без достаточного количества влаги нормальное развитие флоры и почвенных микроорганизмов невозможно. Кроме того, жидкая фаза участвует в таких процессах как гумификация и минерализация органических остатков, выветривание, перемещение веществ внутри покрова и формирование почвенного профиля.

Вода является и терморегулирующим фактором. Она определяет расход тепла из почвы и растений вследствие испарения и транспирации. С влажностью покрова тесно связаны его физико-механические свойства (твердость , крошение, липкость и другие). Стоит отметить, что передвижение влаги в почве и по ее поверхности также влияет и на отрицательно сказывающиеся на плодородии процессы. Среди них эрозия и вынос из верхних слоев питательных элементов.

Подробнее об этом читайте на нашей странице Жидкая фаза почвы.

Газообразная часть – это почвенный воздух. Он занимает все поры в почве, не занятые водой.

Эта фаза, как и жидкая, является динамической. Она покрывает 20-25% от общего объема почвы. В отличие от атмосферного воздуха, почвенный беден на кислород. В нем много углекислот. Это объясняется деятельностью микроорганизмов и растений: чем их больше в почве, тем больше кислорода они потребляют и углекислого газа выделяют.

Также в составе почвенного воздуха постоянно присутствуют нелетучие органические соединения (углеводороды жирного и ароматического рядов, сложные альдегиды, спирты и другие). Они , пусть и в небольшом количестве, тоже образуются в процессе жизнедеятельности почвенных микроорганизмов. Эти вещества поглощаются корнями, способствуя росту растений и повышению их жизнедеятельности.

Подробнее об этом читайте на нашей странице Газообразная фаза почвы.

Все фазы взаимодействуют друг с другом, активно переходят из одной в другую. Это возможно благодаря деятельности живых организмов. Они являются четвертой, живой фазой почвенного покрова. К ней относятся растения, грибы, бактерии, простейшие, мелкие животные. Высокая активность этих организмов доказывает, что все естественные процессы, которые происходят в почве, прямо или косвенно являются биохимическими по своей природе.

Подробнее об этом читайте на нашей странице Живая фаза почвы.

Примерное соотношение всех фаз почвы показано на диаграмме ниже.

Следующее, о чем мы поговорим, – это химический состав почвенного покрова. Он представлен минеральными и органическими веществами. Они сконцентрированы в твердой и жидкой фазах. В синтезе химических соединений принимают активное участие живые организмы.

Минеральный состав почвы

Минеральные вещества составляют 80-90% от общего объема покрова. Они поступают в почву двумя путями – из материнской породы и при полном разложении живых организмов. Из горной по р оды в почву попадают первичные минералы. Они имеют кристаллическое строение и практически не усваиваются растениями. Вторичные минералы аморфные, способны набухать и задерживать воду. Именно они являются источником питательных элементов почвы.

Читайте также: Фитоспорин для обеззараживания почвы в теплице

В составе почвы содержатся практически все известные химические элементы. Процентное содержание основных вы найдете в таблице ниже (средние значения).

Основные химические элементы почвы	Процентное содержание (от общего числа всех химических элементов)
Кислород (O)	49%
Кремний (Si)	33%
Алюминий (Al)	7,13%
Железо (Fe)	3,8%
Углерод (C)	2%
Кальций (Ca)	1,37%
Калий (K)	1,36%
Натрий (Na)	0,63%
Магний (Mg)	0,6%

Кроме того, около 1-3% составляют фосфор, марганец, хлор, азот, сера и микроэлементы (кобальт, фтор, йод, медь, цинк, молибден). Все элементы входят в состав оксидов, гидроксидов, растворимых и нерастворимых солей. Для роста и развития флоры наибольшее значение имеют калий, фосфор, азот, в меньшей мере – кальций и магний. Но в небольших количествах растениям требуются и другие элементы.

Первоисточником всех минералов в почве являются магматические породы. Они составляют 95% от общей толщи литосферы. На долю осадочных пород приходятся оставшиеся 5%. Метаморфические же причисляются к тем материалам , из которых они образовались. Поэтому здесь они в расчет не принимаются.

Подробно о влиянии горных пород на почву и процессы формирования почвенного покрова вы сможете узнать в нашей статье Почвообразующая порода как фактор почвообразования.

Химический состав почв находится в состоянии постоянного изменения. Это связано с непрерывностью процессов выветривания и почвообразования.

Органический состав почвы

Органические вещества составляют от 1-2% до 10-15% почвы. Они образуются при частичном разложении растений, животных и микроорганизмов. В состав почвы входят белки, углеводы, смолы, воски, лигнин, липиды и продукты их распада (спирты, аминокислоты, пептиды, моносахариды). Эти вещества составляют около 10% от всей органики, являются источником минералов и питательной средой для почвенной фауны, бактерий, грибов.

Скорость разложения растительных остатков зависит от содержащихся в них веществ. Так, древесина и хвоя содержат много лигнина, смол и дубильных веществ, но мало белков. Их разложение идет медленно. Остатки же бобовых трав, богатые белками, разлагаются быстро.

Основную часть почвенной органики (80-90%) составляют гуминовые вещества. Они и определяют плодородие грунта.

В группу входят:

• Гуминовые кислоты
  Это вещества темного цвета. Они образуют нерастворимые соли с железом и алюминием. Гуминовые кислоты способны поглощать и задерживать в верхних слоях почвы воду и питательные элементы , затем постепенно их высвобождать. Они участвуют в превращении химических соединений в доступную для растений форму. Эти кислоты играют главную роль в формировании структуры почвы и ее плодородия.
• Фульвокислоты
  Это растворимые вещества желтого цвета. Они быстро вымываются в нижние горизонты, плохо задерживают влагу и минералы, подкисляют почву.
• Гумины
  Это инертные вещества, связывающие минералы. Они не участвуют в почвообразовании.

Помимо соединений, органические остатки всегда содержат некоторый объем зольных элементов. Их количество и состав варьируются в зависимости от вида организмов и условий среды их обитания. В состав золы входят калий, кальций, магний, кремний, фосфор, сера, железо и многие другие элементы, содержащиеся в незначительных количествах. Очень низкая зольность характерна для древесины. Большое количество зольных элементов содержат остатки травянистой растительности.

Знание минерального и органического состава почвы и ее фаз помогает лучше разобраться в свойствах материала, его применении. Отсюда также становится понятно, какими способами можно улучшить плодородие почвенного покрова. Об этом мы у же писали в нашей статье Плодородность почвы: как ее сохранить и повысить. Возможно вам также будет полезна наша статья о кислотности почв. В ней подробно рассказано, как можно регулировать такой показатель как кислотность почвенного покрова, делать почву более кислой или щелочной.

Курс лекций по дисциплине Б1.В. ДВ.2.2 «Экологическое почвоведение» (стр. 4 )

Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах: 1 2 3 4 5 6

Для решения проблемы нормализации и оптимизации атмосферных функций почвы особое значение имеют:

Читайте также: Растения для сырых почв

1) блокировка дальнейшего загрязнения воздушной оболочки и ок­ружающей среды в целом;

2) экологизация сельского и лесного хо­зяйства;

3) восстановление утраченных позиций почвенного покрова и биосферы;

4)усиление и конкретизация научного обоснования систем и приемов рационального землепользования и природопользования;

5) создание необходимых технических, экономических и правовых пред­посылок реализации этих систем и приемов.

ЛЕКЦИЯ №4. Влияние почвы на литосферу.

1. Литосфера и её связь с педосферой

2. Почва — защитный слой и фактор развития литосферы

3.Биохимическое преобразование приповерхностной части литосферы.

4.Почва — источник вещества для формирования пород и полезных ископаемых

5. Передача аккумулированной солнечной энергии и вещества атмосферы в недра земли

6.Антропогенные нарушения литосферных функций почвы

Особенности строения литосферы и её связь с педосферой

Длительное время углубленно изучалась лишь роль литосферы в почвообразовании и были установлены основные особенности почвообразовательного процесса на различных исходных субстратах.

Литосфера — сложное образование, где вещество представлено в основном в твердом состоянии. Достигает она мощности до 120— 150(200) км, состоит из земной коры и верхней части внешней мантии до астеносферы. Полагают, что подстилающий астеносферный слой отличается высокой пластичностью, допускающей возможность вертикальных погружений в него и горизонтальных смещений по нему вышележащей жесткой литосферы.

Особый интерес представляют строение и динамика земной коры, верхняя часть которой непосредственно соприкасается с почвой. Земная кора — относительно тонкая (5—60 км) твердая оболочка. Толщина ее составляет всего лишь 1/200 часть радиуса Земли. Земная кора — продукт взаимодействия мантийного слоя с гидросферой и атмосферой, живым веществом и почвенным покровом. На это обратил внимание , считавший земную кору в основном областью былых биосфер.

Почва — защитный слой и фактор развития литосферы

Верхняя часть литосферы, граничащая с гидросферой и воздушной оболочкой, находится в особых термодинамических и геохимических условиях. На континентах особую разрушающую силу несут с собой движущиеся воды и ветер, наиболее интенсивно воздействующие на незащищенные почвенным и расти­тельным покровом дневные горизонты геологических пород.

Поверхность литосферы подвержена мощному эрозионному воздействию текучих вод. Ежегодно с поверхности континентов сносится в моря и океаны более 10 млрд т вещества в результате действия антро­погенной эрозии (Лисицин, 1978).

Не менее тяжелые потери воз­никают от дефляции, приобретающей бурный характер при уничтожении почвенно-защитного чехла. Наглядный пример — ка­тастрофический размах антропогенного опустынивания земного шара (Ковда, 1981а, 1985; и др.).

Кроме защиты каменной оболочки от раз­рушения, почва является важным условием прогрес­сивного развития литосферы. В чем это проявляется?

Установлено, что литосфера Земли существенно отличается от литосфер других планет земной группы.

Воздействие на литосферу живого вещества и почвообразовательного процесса формирует новые формы рельефа и способствует образованию целого класса экзогенных соединений, минералов, пород и полезных ископаемых.

Значительный вклад вносит почва и в эффект сбалансирован­ности развития литосферы, под которым мы понимаем определенную уравновешенность эндогенных и экзогенных факторов ее эволюции, внутренних и внешних источников энергии литосферы, а также су­ществование процессов возврата в каменную оболочку теряемого ею вещества.

Биохимическое преобразование приповерхностной части литосферы

В биохимическом преобразовании верхнего слоя литосферы почва принимает косвенное и непосредственное участие. Косвенная роль заключается в том, что без почвы, являющейся основной средой обитания организмов суши, активное биохимическое изменение литосферы живые организмы и их метаболиты без почвы не представляли бы серьезного фактора глобаль­ного преобразования лика Земли.

Почва выступает как поставщик органи­ческих кислот специфической и неспецифической природы, возни­кающих в процессе гумусообразования. При взаимодействии раство­ров фульвокислот с минералами выявлена их значительная растворяющая способность, при этом установлена потеря в весе: для нефелина — 15,3%, роговой обманки — 5,7, апатита — 3,2, микроклина — 2,3%.

Гуминовые кислоты чернозема могут оказывать на минералы такое же разлагающее действие, как и фульвокислоты. Однако гуминовые кислоты совершенно не поглощались порошками первичных минералов и из их растворов не осаждался Аl, как это имело место в случае фульвокислот.

Читайте также: Что такое залипание почвы

Преобразование поверхностного слоя литосферы под действием микроорганизмов почвы включает два противоположно направленных процесса: 1)разрушение минералов породы, 2)новообразование минералов при участии микроорганизмов.

Первый процесс может включать как прямое, так и косвенное воздействие микроорганизмов на кристал­лические решетки минералов, приводящее к переходу в подвижное состояние содержащихся в породе элементов.

а) прямое воздействие может быть двух типов — разрушение с помощью ферментов и с по­мощью микробных слизей (Silverman, 1967).

б)косвенное заключается в разрушении породы с помощью сильных химических реагентов, продуцируемых почвенными микроорганизмами в процессе обмена веществ. Эти реагенты представлены разнооб­разными минеральными и органическими кислотами, биогенными щелочами, хелатообразователями и, по-видимому, веществами, об­ладающими сильными редуцирующими свойствами.

Среди кислотных продуктов микробного происхождения в процессах выветривания большую роль играют не минеральные, а органические кислоты (ща­велевую, лимонную, глюконовую муравьиную, уксусную, масляную, молочную, винную и др. (Low, Webley, 1959; и др.).

Эти кислоты обладают способностью к образованию комплексных и внутрикомплексных соединений — хелатов, что повышает их агрес­сивность по отношению к минералам и делает взаимодействие с ними более разнообразными.

Среди агентов преобразования минералов заметную роль играют биогенные щелочи, источником которых являются соли слабых органических кислот и сильных оснований, образующихся при разложении растительных ос­татков, среди продуктов минерализации которых оказываются кар­бонаты и бикарбонаты.

В процессах выветривания в щелочных почвах большое значение имеет биогенная сода. Образование микроорганизмами карбонатов и бикарбонатов при минерализации богатого опада приводит к сильному повышению рН почвенных растворов, что вызывает разрушение алюмо­силикатов.

К числу реагентов, образуемых с помощью микробов, относятся также сильные восстановители: водород, сероводород, метан и др., которые в определенных условиях могут также участ­вовать в процессах преобразования минерального субстрата.

Одна из важнейших форм мобилизации вещества поверхностных слоев литосферы — перевод значительной его части в коллоидальные и истинные растворы, обладающие высокой миграционной актив­ностью и способные перемещаться с водными потоками через континентальные пространства до глубинных зон Мирового океана. Это приводит к образованию фонда лабильных соединений и элементов, создающего необходимые предпосылки для различного типа миграции веществ и круговоротов.

Почвенное выветривание способствует возрастанию удельной поверхности преобразованных почвообразованием исходных массивно-кристаллических пород. Резкое возрастание активной поверхности активизирует поверхностные силы, которые обуслов­ливают проявление ряда природных процессов: поглощение газов, паров жидкости, адсорбцию элементов и соединений из растворов и др.

При участии мобильных продуктов почвообразования происходит синтез новых минералов, соеди­нений и концентрация ряда элементов.

Передача аккумулированной солнечной энергии и вещества атмосферы в недра земли

Почва — источник вещества для формирования пород и полезных

Известный норвежский петро­граф и геохимик пришел к выводу, что «все породы, которые мы видим сегодня, когда-то были осадками. » (цит. по: Лапо, 1987. С. 195). Согласно тектонике литосферных плит в процессе поддвига океанической коры под конти­нентальную осадки, отложенные в океан, вновь попадают в конти­нентальные зоны земной коры, где подвергаются метаморфическим преобразованиям.

Почвенная оболочка, облекая литосферу Земли, оказывается важ­нейшим источником для формирования в ней минералов, пород и по­лезных ископаемых. По существу, вся осадочная и метаморфическая
оболочки образовались при участии в той или иной степени вещества,
испытавшего отчетливое воздействие почвообразовательного процесса.

В тесной связи с почвообразованием и выветриванием находится формирование минеральных полезных ископаемых. К почвам приурочены опре­деленные виды рудных месторождений: болотная, озерная, руды, обогащенные железом, марганцем и другими элементами.

Передача аккумулированной солнечной энергии и вещества атмосферы в недра земли

Почва участвует в передаче вещества атмосферы в недра Земли. Суть этой функции заключается в том, что в процессе почво­образования происходит поглощение газов, которые в составе почвен­ных соединений поступают в осадочные породы. Поступление азота в состав орга­нических соединений происходит преимущественно в почве. Но особенно важное значение имеет связывание почвенно-растительным покровом диоксида углерода с последующим погребением в оса­дочной оболочке.

Масштабы аккумуляции углерода в стратисфере достигают колос­сальных величин. Только органического углерода в фанерозойских отложениях накоплено более 9Ч1021т. Карбонатного углерода со­держится в несколько раз больше.

• Свежие записи
  • Как избавиться от мошек в цветах комнатных растений
  • Что добавить в воду чтобы цветы дольше стояли
  • Какие цветы сочетаются друг с другом на клумбе
  • Жмых от кофе как удобрение для комнатных цветов
  • Белый липкий налет на комнатных цветах как избавиться