Лекция Тема. Почвенный раствор




Скачать 123.29 Kb.
НазваниеЛекция Тема. Почвенный раствор
Дата публикации04.02.2014
Размер123.29 Kb.
ТипЛекция
zadocs.ru > География > Лекция




Лекция 6. Тема. Почвенный раствор.

1. Понятие о почвенном растворе.

2. Методы определения почвенного раствора.

3. Состав и концентрация почвенного раствора. Растворимость минеральных и органических веществ почвы.

4. Свойства почвенного раствора.

5. Значение почвенного раствора в питании растений и плодородии почв. Токсичность солей и солеустойчивость растений.

Литература по Кауричеву, 1989 г. Стр. – 243 – 245
1. Понятие о почвенном растворе.

Дождевая вода, поступающая в почву, содержит некоторое количество растворенных веществ (кислород, углекислый газ, азот, аммиак и др.) и соединений, находящихся в воздухе в виде пыли. В почве она активно взаимодействует с твердой фазой, переводя в раствор отдельные ее компоненты. Следовательно, вода (свободная и рыхлосвязанная) в почве представляет собой почвенный раствор. Прочносвязанная вода не входит в состав почвенного раствора. Жидкая фаза, или почвенный раствор, представляет собой наиболее подвижную, изменчивую и активную часть почвы.

Почвенный раствор играет большую роль в почвообразовательных процессах, биохимических и физико-химических реакциях почвы, круговороте и обмене веществ и питании растений. Поэтому Г.Н. Высоцкий сравнивал почвенный раствор с кровью организмов. В почвенном растворе (или с его участием) происходят процессы разрушения и синтеза органических веществ, вторичных минералов и органоминеральных соединений. С передвижением жидкой фазы связано перемещение по почвенному профилю продуктов выветривания и почвообразования.

(Почвенный раствор является непосредственным источником воды и питательных веществ, которые растения извлекают из почвы. Этим и определяется важнейшая роль жидкой фазы в питании растений).

Большой вклад в изучение состава, динамики почвенного раствора, в разработку методов выделения почвенного раствора внесли Гедройц, Дояренко А.Г., Шмук А.А., Захаров С.А., Роде А.А., Крюков П.А., Комарова Н.А., Шилова Е.И.
^ 2. Методы определения почвенного раствора

Изучение почвенного осуществляется тремя путями:

1) изучение почвенного раствора без предварительного его выделения, т. е. непосредственно в почве.

Это дает возможность составить представление лишь о некоторых его свойствах – это концентрация почвенного раствора по его электропроводности или по точке замерзания, определение активности ионов водорода (рН), ионов хлора и натрия, определение ОВП. В большинстве случаев эти определения проводятся в почвах, предварительно увлажненных до состояния пасты.

2) изучение почвенного раствора, выделенного из почвы тем или иным способом.

Для выделения почвенного раствора используются различные методы:

А) выжимание (отпрессовывание) почвенного раствора. Осуществляется при помощи прессов, сложность конструкций которых увеличивается по мере увеличения заданной величины производимого ими давления; последнее достигает 20000 кг\см2. Чем меньше влажность почвы и чем больше ее водоудерживающая сила, тем большее давление приходится применять для выделения почвенного раствора и наоборот.

Б) центрифугирование (для почв с высокой влажностью, приближающейся к ПВ). Используются специальные стаканчики из плексиглаза (прозрачный пластмасс, прочный от удара) в центрифуге, дающей 600 оборотов в минуту; почвенный раствор собирается в поддонник, отделенный от почвы решеткой с фильтром.

В) замещение (вытеснение) другой жидкостью. Для замещения используют этиловый спирт. Узкие высокие трубки из стекла или пластмасса наполняют на 1/8 часть длины почвой; сверху в трубку наливается вытесняющая жидкость. Просачиваясь под влиянием силы тяжести в почву эта жидкость вытесняет почвенный раствор, который собирается в приемник у нижнего конца трубки. Различные жидкости обладают различной вытесняющей способностью в зависимости от их физических свойств: удельного веса, вязкости, диэлектрической постоянной, поверхностного натяжения. Этиловый спирт обладает высокой вытесняющей способностью. Скорость вытеснения почвенного раствора зависит от гранулометрического состава почвы, ее пористости и влажности. Чем тяжелее и влажнее почва, тем медленнее вытесняется почвенный раствор.

Г) лизиметрический метод. Его сущность заключается в получении из того или иного горизонта почвы почвенного раствора, вытесняемого в естественных условиях дождевой или талой водой, и собирающегося широкими плоскими воронками (лизиметрами), заложенными на определенной глубине. Недостаток этого метода является то, что с помощью его можно извлекать раствор только при большой влажности почвы, когда через нее фильтруется избыток воды и концентрация почвенного раствора понижена.

3) изучение почвенного раствора при помощи водных вытяжек – взаимодействие почвы и воды.

К основным видам воздействия воды на почвенные соединения при получении водных вытяжек относятся:

А) растворение. Вода растворяет простые соли (легко-, средне- и труднорастворимые), сложные соли (алюмо- и феррисиликаты), органические соединения почвы.

Б) гидролиз. Благодаря своему гидролизующему действию вода расщепляет находящиеся в почве соли сильных кислот и слабых оснований или слабых кислот и сильных оснований, придавая раствору в первом случае кислую, а во втором – щелочную реакцию.

Сода, гидролитически расщепляясь, дает:

Na2CO3 + 2H2O 2NaOH + H2CO3

(щелочная среда)

Хлористое железо, гидролизуясь, подкисляет реакцию среды:

FeCl3 + 3H2O Fe(OH)3 + 3HCl

(кислая среда)
Важным вопросом для методики водных вытяжек является вопрос о соотношении между почвой и водой. Этим вопросом занимался Гедройц, который пришел к выводу, что с увеличением объема воды количество извлекаемых веществ растет для большинства почв.
^ 3. Состав и концентрация почвенного раствора.

Состав и концентрация почвенного раствора являются результатом целого ряда процессов: биологических, физико-химических и физических, которые протекают в почве в тесной зависимости от ее температуры, влажности и аэрации. Темп и направление указанных процессов подвержены значительной сезонной изменчивости и поэтому состав и концентрация почвенного раствора очень динамична.

Концентрация почвенного раствора невелика и не превышает нескольких граммов вещества на литр раствора. Исключение – это засоленные почвы, в которых содержание растворенных веществ достигают десятки и даже сотни граммов на литр. В подзолистых почвах концентрация почвенного раствора составляет 2 – 3 г\л, в черноземах – 4 – 6, в солончаках – от 10 до 300 г\л. Оптимальная концентрация для большинства с\х культур 3 – 6 г\л. (Для сравнения – концентрация солей в воде реки Дон – 0,5, а в морской воде – 35 г\л).

В почвенном растворе содержатся минеральные, органические и органо-минеральные вещества, представленные в виде ионных, молекулярных и коллоидных форм, а также присутствуют растворенные газы: углекислый газ, кислород и др.

Минеральная часть делится на анионы и катионы.

Анионы – это HCO3-, NO3-, NO2-, Cl-, SO42-, H2PO4-, HPO42-, PO43-. Большинство из них играют роль в питании растений.

Катионы (все те, которые входят в ППК) – это Ca, Mg, Na, K, NH4, H, Al, Fe, Mn, Zn, Cu, Co и др.

^ Анионы почвенного раствора:

А) HCO3- вместе с NO3- составляют в незасоленных почвах основную массу анионов почвенного раствора (до 90 % и больше). Количество HCO3- сильно варьирует в зависимости от интенсивности процессов окисления органического вещества и образования углекислоты, т. е. за счет жизнедеятельности микроорганизмов, дыхания корневой системы растений. HCO3- оказывает влияние на рН среды – вызывает щелочность.

Б) NO3- появляется в почве в результате биологического процесса нитрификации, связанного с жизнедеятельностью определенной группы микроорганизмов и заключающегося в окислении аммиака до нитритов, а затем до нитратов.

Нитрификация – окислительный процесс, протекает только в аэробных условиях. Оптимальная влажность для образования NO3- 40-70 % от ПВ, оптимальная температура 30-37 0, благоприятная реакция среды при рН = 6,0-7,5 (в кислых почвах этот процесс замедляется).

В) NO2- - это продукт жизнедеятельности нитритных бактерий, редко встречается в почве в заметных количествах, т. к. быстро окисляется нитратными бактериями до NO3-.

(Накопление NO2- в почве говорит о неблагополучии в отношении реакции среды и аэрации).

Г) Cl- - в почвенном растворе незасоленных почв содержится незначительно из-за хорошей его растворимости и вымывания в нижние горизонты за счет отрицательной адсорбции.

Д) SO42- - появляются в растворе благодаря растворению гипса, в незасоленных почвах его количество не более 20-40 мг-экв\100 г почвы.

Е) Фосфат-ионы – концентрация их в растворе невелика 1-2 мг – экв\1 литр, т. к. они труднорастворимы.. При этом реакция среды оказывает влияние на содержание фосфатов. Чем кислее раствор и чем меньше в нем других соединений кальция, тем больше растворимость кальциевых фосфатов в почве. И наоборот.

^ Катионы почвенного раствора.

Поглощенный кальций в незасоленных почвах преобладает над другими катионами в почвенном растворе. При этом чем больше в почве образуется угольной и азотной кислот, тем большее количество кальция вытесняется водородом из поглощенного состояния в раствор.

Количество одновалентных калия и натрия в растворе невелико по сравнению с двухвалентными.

Аммоний содержится в растворе в малом количестве, т. к. быстро потребляется нитрифицирующими бактериями.

В засоленных почвах наблюдается высокое содержание натрия и магния.

При изучении почвенных растворов обнаружилось, что с изменением влажности изменяется соотношение между 2-х и одновалентными катионами: чем выше влажность почвы, тем меньше 2-х валентных и больше одновалентных катионов в растворе.

^ Алюминий и железо в растворе встречаются в ничтожных количествах благодаря нерастворимости их соединений. Только в сильнокислых почвах полуторные окислы делаются более подвижными. Высокое содержание алюминия и железа определяют токсичное действие кислых почв на растения. Но недостаток железа приводит к хлорозу. Все эти катионы и анионы в почвенном растворе находятся в виде солей.

^ Органическое вещество почвенного раствора.

В почвенном растворе содержатся водорастворимые гумусовые кислоты (ФК), водорастворимые вещества органических остатков и промежуточных продуктов их разложения: сахара, органические кислоты, спирты, эфиры, аминокислоты, ферменты, витамины и др.

В течение вегетационного периода содержание органических веществ в растворе меняется и зависит от соотношения скорости процессов: минерализации и синтеза органического вещества. В почвах, богатых кальцием, где коллоиды скоагулированы, количество водорастворимых органических веществ ничтожно, а почвы, богатые водородом или натрием содержат много таких веществ.

Растворимость минеральных и органических веществ почвы увеличивается с повышением температуры. Углекислота увеличивает растворимость карбоната кальция, а содержание в растворе хлорида натрия повышает растворимость сульфата кальция.
^ 4. Свойства почвенного раствора.

1) осмотическое давление почвенного раствора. Имеет важное значение для растений. Если оно равно или выше осмотического давления клеточного сока растений, то поступление воды в растения прекращается и оно погибает. Осмотическое давление зависит от концентрации почвенного раствора и степени диссоциации растворенных веществ, а также от влажности почвы и интенсивности биологических процессов. Поэтому его величина очень динамична. Наиболее высокое осмотическое давление почвенного раствора у засоленных почв, особенно тяжелых по гранулометрическому составу с высокой поглотительной способностью.

2) Реакция среды (рН).

3) Буферность почвенного раствора.

4) О-В потенциал.
^ 5. Значение почвенного раствора:

Изучение почвенного раствора имеет важное значение при исследовании засоленных почв. Засоленные почвы обогащены карбонатами натрия, сульфатами натрия, магния, хлоридами кальция, магния, натрия. Состав и концентрация этих солей могут здесь быть ограничивающим фактором, делающим невозможным произрастание культурных растений.

Источники засоления почв – это близкое залегание засоленных грунтовых вод; засоленные материнские породы; соли, приносимые с осадками и пылью; оросительная вода и др.

(При сильном засолении растительность представлена солянками, полынями, приспособленными к высокой концентрации почвенного раствора. Благоприятные условия для культурных растений создают путем снижения концентрации солей при помощи промывок. В природе наблюдаются случаи, когда рассоление идет естественным путем, оно приводит к образованию солонцов).

^ Токсичность солей почвенного раствора и солеустойчивость растений.

Влияние засоления почв на растения проявляется по-разному в зависимости от увлажнения, температурных условий, физических свойств почвы, обеспеченности элементами питания. В холодном климате растения переносят более высокие концентрации солей, чем в жарком. На тяжелых почвах они меньше страдают от засоления, чем на легких. Повышает солеустойчивость растений высокое содержание гумуса.

^ Токсичность солей и степень засоления – см. на лабораторных занятиях.

Солеустойчивость растений – это устойчивость растений к избыточной концентрации солей в почвенном растворе, которые повышают его осмотическое давление, затрудняя тем самым поступление воды в растение, и оказывают в той или иной мере токсическое действие на протоплазму. В результате нарушаются процессы ассимиляции (накопления), дыхания и минерального питания.

^ Солеустойчивость делится на:

Биологическая солеустойчивость – способность растений осуществлять полный цикл индивидуального развития растений в условиях засоления почвы, нередко с пониженной интенсивностью накопления органического вещества при сохранении воспроизводительной способности.

^ Агрономическая солеустойчивость – способность растений осуществлять полный цикл развития на засоленной почве и давать удовлетворительную продукцию.

Чаще биологическую солеустойчивость называют солевыносливостью, а агрономическую – собственно солеустойчивостью.

^ Солеустойчивость растений различная.

Неустойчивые растения – это фасоль, клевер, редис. Сельдерей, груша, яблоня, апельсин, грейпфрут, слива, миндаль, абрикос, персик, земляника, лимон, калина, роза, фейхоа.

Среднеустойчивые – это рожь, пшеница, овес, сорго, соя, кукуруза, лен, рис, подсолнечник, донник, суданская трава, люцерна, ежа сборная, кострец, томат, капуста, салат, картофель, перец, морковь, лук, горох, тыква, огурец, гранат, виноград, можжевельник.

Устойчивые – это ячмень, сахарная свекла (культура – рассолитель), рапс, хлопчатник, пырей, лядвенец рогатый, свекла столовая, капуста листовая, шпинат, финиковая пальма.

Все почвы в зависимости от солевого режима и состояния выращиваемых культур делятся на 5 групп.

Степень засоления почв и урожайность растений

(Базилевич И.И., Панкова Е.И.)

Степень засоления почв

Состояние растений

Урожайность, % от устойчивого на незасоленных почвах

Незасоленные

Хорошее

100

Слабозасоленные

Слабо угнетенные

80

Среднезасоленные

Угнетенное

50

Сильнозасоленные

Сильно угнетенные

30

Очень сильнозасоленные

Очень сильно угнетенные или полная гибель

0 - 10


^ Регулирование состава почвенных растворов.

В земледельческой практике нет специальных агроприемов по регулированию состава и свойств почвенных растворов.

Мероприятия:

1) Внесение минеральных удобрений, направленное на создание в растворе оптимального количества элементов питания;

2) внесение в почву адсорбентов (цеолиты0, регулирующих катионную и анионную емкость поглощения, т. е. ионное равновесие между почвенным раствором и твердой фазой почвы;

3) внесение органических удобрений для улучшения ионного состава почв;

4) регулирование влажности почв, водного режима (обработками, орошением, мульчированием и т. д.);

5) химическая мелиорация;

6) внесение бактериальных препаратов (азотбактерин, ризоторфин, агрика, Байкал – М);

7) промывка засоленных почв.

^ Предельно допустимое для плодовых культур содержание щелочных солей в слое 50-100 см, мг-экв\100 г почвы (Иванов В.Ф.)


Порода

Общая щелочность

НСО3

Na2CO3

NaHCO3

Mg(HCO3)2

Черешня

0,60

недопустимо

недопустимо

<0,20

Яблоня

0,80

недопустимо

< 0,20

<0,20

Слива

1,00

< 0,05

<0,25

<0,25

Добавить документ в свой блог или на сайт

Похожие:

Лекция Тема. Почвенный раствор iconУчреждение образования «белорусская государственная сельскохозяйственная...
В. А. Сивцова (тема 5), Л. Н. Ковалева (тема 7), И. Т. Эйсмонт (тема 2), Н. А. Беляцкая (тема 6), М. А. Михайлова (тема 13), равовой...

Лекция Тема. Почвенный раствор iconТема институциональные рамки неоклассики лекция № пределы применимости неоклассического подхода
Лекция № нормы: результат рационального выбора или абсолютный детерминант действия?

Лекция Тема. Почвенный раствор iconКурс лекций (под редакцией профессора В. Ф. Беркова) 2-е издание...
Авторский коллектив: Н. С. Щекин (лекция 8); Г. И. Касперович (лекция 9); В. Ф. Берков (лекция 10); И. Г. Подпорин (лекция 11); В....

Лекция Тема. Почвенный раствор iconТема урока: Алкены. Получение, химические свойства и применение алкенов. Цели и задачи урока
Оборудование: прибор для получения газов, раствор кмnO4, этиловый спирт, концентрированная серная кислота, спички, спиртовка, песок,...

Лекция Тема. Почвенный раствор iconЛекция №2 І. Тема
Тема: Достижения биотехнологии в молекулярной биологии, медицине, фармации, ветеринарии, пищевой промышленности, энергетической отрасли,...

Лекция Тема. Почвенный раствор iconЛекция. Тема 1 Технологии формирования человеческих ресурсов. Планирование...
Лекция. Тема 1 Технологии формирования человеческих ресурсов. Планирование потребности в человеческих ресурсах

Лекция Тема. Почвенный раствор iconЛекция I и проблема языка и сознания лекция II 31 слово и его семантическое...
Монография представляет собой изложение курса лекций, про* читанных автором на факультете психологии Московского государственного...

Лекция Тема. Почвенный раствор iconЛекция I и проблема языка и сознания лекция II 31 слово и его семантическое...
Монография представляет собой изложение курса лекций, про* читанных автором на факультете психологии Московского государственного...

Лекция Тема. Почвенный раствор iconЛекция №28 Тема лекции : Электронные генераторы

Лекция Тема. Почвенный раствор iconЛекция Тема: Проблема метода в философии
Тема №4: «Проблема метода в философии. Диалектика как теоретическая система и метод познания»

Вы можете разместить ссылку на наш сайт:
Школьные материалы


При копировании материала укажите ссылку © 2013
контакты
zadocs.ru
Главная страница

Разработка сайта — Веб студия Адаманов