В различных регионах при качественной оценке почв установлена тесная корреляция между содержанием гумуса и уровнем почвенного плодородия. Чем больше гумуса, тем лучше физические, физико-механические и физико-химические свойства почвы, тем богаче она азотом, фосфором, серой, кальцием и микроэлементами. Содержание гумуса в почве и его качество зависят от прохождения процессов гумификации и дегумификации. Для интенсивной гумификации необходимо достаточное количество исходного органического вещества для синтеза гумуса, реакция почвенной среды, близкая к нейтральной, наличие в почве подвижных ионов кальция, магния и различных почвенных организмов, среди которых главная роль принадлежит дождевым червям. Масса этих животных составляет 50-70 % всей биомассы почвы, а общее количество до интенсивной химизации варьировало от 500 тысяч до 20 миллионов особей на каждом гектаре. Поглощая вместе с минеральной частью почвы различные органические остатки и микроорганизмы, дождевые черви в пищеварительном тракте синтезируют гумусовые вещества. В сухом веществе копролитов - шариков, которые выбрасывают черви в процессе жизнедеятельности, содержится 11-15 % гумуса. В природе нет других более активных гумификаторов. Почва при этом обеззараживается и приобретает тот неповторимый и приятный запах земли, к которому каждый человек привык с детства. Работами Б.П. Ахтырцева с сотрудниками (1993) был установлен важный универсальный принцип, что глубина гумификации гумуса (С_ГК : С_ФК) всецело определяется соотношением в подтипах почв фракций физической глины к содержанию фракций физического песка. Проявление этой взаимосвязи не зависит от кислотности, щелочности, карбонатности и солонцеватости почв. Во всех случаях, от глинистых к песчаным разновидностям почв, тип гумуса меняется от более гуматного к фульватному. Таким образом, дисперсность почв выступает как интегральный выразитель процессов и условий формирования почв.

8. Какие выделяют типы водного режима

Водный режим почвы, совокупность всех явлений, определяющих поступление, передвижение, расход и использование растениями почвенной влаги. В. р. п. — важнейший фактор почвообразования и почвенного плодородия. Главный источник почвенной влаги — атмосферные осадки; иногда значительную роль играют также близко расположенные грунтовые воды; в районах орошаемого земледелия большое значение имеют поливы. Воды атмосферных осадков и талые воды могут частично стекать, образуя поверхностный сток, а часть воды поступает в почву и расходуется растениями. Глубокая зяблевая пахота поперёк склонов затрудняет поверхностный сток и способствует задержанию и лучшему впитыванию талых вод. Атмосферные осадки, талые и поливные воды проникают в почву вследствие её водопроницаемости (способности почвы пропускать воду). Чем больше в почве крупных (некапиллярных) промежутков, тем выше водопроницаемость. Особое значение имеет водопроницаемость для впитывания талых вод. Если осенью почва замёрзла в сильно увлажнённом состоянии, то обычно её водопроницаемость крайне незначительна. Под лесной растительностью, предохраняющей почву от сильного промерзания, или на полях с рано проведённым снегозадержанием талая вода впитывается хорошо. Поступление в почву влаги из грунтовых вод зависит от глубины их залегания и водоподъёмной способности почв и грунта. Грунтовые воды в глинистых почвах по капиллярам поднимаются на большую высоту (до 4 м), но очень медленно; в почвах лёгкого механического состава — быстрее, но на меньшую высоту.[1]

  Выделяют следующие семь типов водного режима почв: мерзлотный, промывной (пермацидный), периодически промывной, непромывной (импермацидный), десуктивно-выпотной, выпотной и ирригационный. Мерзлотный формируется на территории распространения многолетнемёрзлых горных пород. Особенность его — наличие на некоторой глубине постоянно мёрзлого слоя, над которым в тёплое время года образуется надмерзлотная верховодка. Промывной, при котором почва возвращает в атмосферу меньше влаги, чем её получает (избыток влаги просачивается в грунтовые воды); свойствен таёжной зоне с подзолистыми, дерново-подзолистыми и подзолисто-болотными почвами. При периодически промывном типе лишь в отдельные годы возврат влаги в атмосферу меньше её поступления; типичен для лесостепной зоны с серыми лесными почвами. Непромывной В. р. п. отличается тем, что количество возвращаемой в атмосферу влаги приблизительно равно поступлению её с осадками. Осадки промачивают почву не на всю глубину; причем между промоченным слоем почвы и зоной капиллярной каймы возникает горизонт с постоянной низкой влажностью (близкой к влажности завядания), называемый мёртвым горизонтом иссушения. Встречается в степной зоне (с чернозёмными и каштановыми почвами) и в полупустынях. [2]

Десуктивно-выпотной и выпотной водные режимы наблюдаются в условиях сухого климата; в почвах, которые питаются не только атмосферными осадками, но и влагой неглубоко расположенных грунтовых вод. Десуктивно-выпотной В. р. п. возникает в тех случаях, когда поднимающаяся грунтовая влага почти целиком перехватывается корнями растений. При выпотном режиме грунтовые воды достигают поверхности почвы и испаряются, что часто приводит к засолению земель. Ирригационный режим создаётся в условиях поливного земледелия; многократные поливы промачивают почву на всю глубину проникновения корней, а иногда (при необходимости промывки почвы от избытка солей) и глубже.

9. Изменяется ли ППК почвы при смене водного режима

Да, изменяется. Во всех почвах содержатся коллоидные частицы (< 0,0001 мм). Они обладают многими специфическими свойствами. Поэтому от их количества зависит плодородие почвы. Содержанием коллоидных частиц прежде всего определяется поглотительная способность почвы - способность поглощать из окружающей среды и удерживать растворимые и взмученные в воде твёрдые вещества, пары воды и газа. Коллоидные и близкие к ним частицы почвы, обладающие способностью поглощения, называют почвенными поглощающим комплексом (ППК). Учение о поглотительной способности почв разработано русским учёным К. К. Гедройцем (1872-1932). Различают несколько видов поглощения: механическое, физическое, химическое, физико-химическое и биологическое. Механическое поглощение - способность почвы задерживать при фильтрации частицы, находящиеся во взвешенном состоянии, превышающее по диаметру почвенные поры. Механически задерживаются также частицы почвы, попадающие в трещины, образующиеся на поверхности почвы. Чем больше в почве тонких фракций механического состава, тем выше механическое поглощение. Физическое поглощение основано на способности коллоидов почвы притягивать к поверхности и удерживать на ней молекулы вещества, не изменяя их свойств. Химическое поглощение. Вещества, входящие в почвенный раствор и твёрдую фазу почвы, вступают в химическое взаимодействие с находящимися в почве солями с образованием слаборастворимых или нерастворимых в воде соединений. Физико-химическое поглощение, или обменная адсорбция. Она основана на способности почвенных коллоидов поглощать из почвенного раствора и удерживать на поверхности катионы в обмен на другие катионы в ППК.

Энергия поглощения разных катионов зависит от их валентности и атомной массы: чем выше валентность, а в пределах одной валентности чем выше атомная масса, тем выше и энергия поглощения. Исключением является водород (Н).

10. Почему в почвах определяют одновременно обменную и актуальную кислотность

Кислотность почвы создается наличием ионов Н⁺ в почвенном растворе и поглощающем комплексе. Различают актуальную и потенциальную кислотность почвы. Актуальная кислотность обусловлена повышенной концентрацией ионов Н⁺ в почвенном растворе. Определяется она в водной вытяжке из почвы и измеряется величиной рН, которая обозначает отрицательный логарифм концентрации ионов Н⁺ в растворе. [3]

При нейтральной реакции концентрация ионов Н⁺ и гидроксила (ОН)^- одинакова — 10^-7 г-ион на 1 л раствора, т. е. рН раствора 7. Если рН больше 7 — реакция щелочная, если рН меньше 7 — реакция кислая.

Актуальная кислотность создается при недостатке в почве нейтрализующих веществ за счет диссоциации Н⁺ от угольной, других водорастворимых кислот и гидролитически кислых солей. В насыщенных основаниями (Са, Mg и Na) и карбонатных почвах происходит нейтрализация кислот, реакция их раствора нейтральная или щелочная.

Реакция водной вытяжки разных почв колеблется от рН 3—3,5 (в сфагновых торфах) до рН 9—10 (в солонцовых почвах). Щелочную реакцию имеют южные черноземы и каштановые почвы (рН 7,5), сероземы (рН до 8,5) и солонцы (рН до 9 и более). Реакция раствора, близкая к нейтральной (рН 6,5—7), у обыкновенного и мощного черноземов, слабокислая реакция (рН 5,5—6,5) у выщелоченных черноземов и серых лесных почв, а подзолистые и дерново-подзолистые почвы имеют кислую или сильнокислую реакцию (рН 4—5 и ниже).

Актуальная кислотность находится в тесной связи с потенциальной (скрытой кислотностью), которая, в свою очередь, подразделяется на обменную и гидролитическую.

Ионы Н⁺ и Аl³⁺находящиеся в почвенном поглощающем комплексе, при взаимодействии с растворами солей вытесняются из поглощенного состояния и подкисляют почвенный раствор. В растворе образуется соляная кислота и хлористый алюминий — гидролитически кислая соль: АlCl₂ + З H₂3 .

Кислотность, обусловленная ионами водорода и алюминия, находящимися в поглощенном состоянии и способными вытесняться в раствор при действии на почву какой-либо нейтральной соли, называется обменной кислотностью. Определяется она обработкой почвы раствором 1 и. КСl (солевая вытяжка) и выражается в мэкв на 100 г почвы, или величиной рН. В солевой вытяжке определяются актуальная и обменная кислотность, поэтому рН солевой вытяжки обычно - ниже, чем рН водной вытяжки.

Обменная кислотность характерна для дерново-подзолистых и серых лесных почв, оподзоленных и выщелоченных черноземов, а также красноземов. Это скрытая кислотность, но при действии на почву нейтральных солей она переходит в актуальную и оказывает отрицательное влияние на развитие растений. Особенно вредно действует переходящий в раствор алюминий. Результаты определения рН солевой вытяжки служат для характеристики степени кислотности почвы. При рН до 4,5 кислотность сильная, рН 4,6—5 — средняя, рН 5,1—5,5 — слабая, рН 5,6— 6,0 — реакция, близкая к нейтральной, >6,0 — нейтральная. На основании определения рН солевой вытяжки в образцах почвы, взятых с различных частей поля (или разных полей), оформляются картограммы кислотности. Для обозначения контуров почв с различными величинами рН используют следующие цвета: <4,5— красный, 4,6—5 — желтый, 5,1—5,5 — зеленый, 5,6—6,О—голубой, >6,0 — синий. По величине рН солевой вытяжки устанавливают степень нуждаемости почв в известковании и ориентировочную норму извести. [4]

При обработке почвы 1 н. КСl из почвенного поглощающего комплекса переходят не все ионы водорода, часть их более прочно поглощена коллоидами почвы и нейтральными солями не вытесняется. Их можно вытеснить при действии на почву раствором гидролитически щелочной соли, например уксуснокислого натрия — СН₃СООNa

Кислотность почвы, обусловленная менее подвижными ионами водорода, которые вытесняются при обработке почвы гидролитически щелочной солью, называется гидролитической кислотностью. С ней приходится встречаться чаще, чем с обменной, она свойственна большинству почв, даже черноземам. Эта кислотность включает менее подвижную часть поглощенных ионов Н+, труднее обменивающихся на катионы почвенного раствора. Определять ее необходимо для решения ряда практических вопросов применения удобрений — установления норм извести и возможности эффективного применения фосфоритной муки. При обработке почвы раствором уксуснокислого натрия в раствор переходят все содержащиеся в почве ионы водорода (и алюминия), т. е. определяется сумма всех видов кислотности (актуальная, обменная и гидролитическая). Чтобы определить величину собственно гидролитической кислотности, необходимо из общего показателя вычесть величину обменной кислотности. Обычно этого не делают и термином «гидролитическая кислотность» обозначают общую кислотность почвы, выражая ее в мэкв на 100 г почвы.

Для характеристики почвы важно знать не только общее количество поглощенных ионов водорода, но и соотношение между ними и другими поглощенными катионами — Са²⁺, Mg²⁺ , Na⁺ , К⁺ и др. Количество всех поглощенных катионов, кроме водорода и алюминия, в мэкв на 100 г почвы (сумма поглощенных оснований) обозначается буквой S, а общее количество поглощенного водорода — знаком Нг. Сложение их дает общую емкость поглощения почвы (Т) в мэкв на 100 г почвы: S+Hr=T. Сумма поглощенных оснований (5), выраженная в процентах от емкости поглощения (Т), называется степенью насыщенности почв основаниями и обозначается буквой V.

V,%= S/T*100 , или V,%=S/(S+Hr)*100

Степень насыщенности основаниями — важный показатель для характеристики степени кислотности почвы, она учитывается при определении нуждаемости почв в известковании. Чем меньше степень насыщенности основаниями (при одинаковой абсолютной величине кислотности), тем сильнее потребность почв в известковании.

Емкость поглощения и степень насыщенности почв основаниями определяют ее буферную способность, т. е. способность почвы сопротивляться изменению реакции почвенного раствора в сторону подкисления или подщелачивания при внесении физиологически кислых или физиологически щелочных удобрений. Чем выше емкость поглощения почвы, тем сильнее ее буферная способность. Поглощенные основания (кальций, магний и др.) оказывают буферное действие против подкисления, а поглощенный водород — против подщелачивания реакции почвенного раствора:

(ППК)Са + 2Н NO₃ « (ППК) ^H_H +Ca(NO₃)₂ (ППК) ^H_H + Ca(OH)₂2O [5]

В почвах, насыщенных основаниями, свободные кислоты (например, H NO₃) нейтрализуются вследствие поглощения почвой ионов Н⁺ кислоты в обмен на катионы Са²⁺ , которые из поглощенного состояния вытесняются в раствор, и в нем вместо кислоты образуется нейтральная соль. В почвах, не насыщенных основаниями, имеющих обменную или гидролитическую кислотность, нейтрализация щелочи Са(ОН) ₂+, которые вытесняются в раствор и связывают ионы ОН^- с образованием воды.

Чем больше гидролитическая кислотность почвы, тем выше буферность ее против подщелачивания. Почвы, имеющие высокую степень насыщенности основаниями (черноземы, сероземы), имеют высокую буферность против подкисления Внесение высоких доз органических удобрений и известкование повышают буферность почвы против подкисления.

11. Почему в одних почвах накапливаются легко растворимые соли, а в других – нет

Этот фактор зависит от засоления почвы. Засоление почвы - процесс накопления в почве легкорастворимых в воде солей в количествах, токсичных для с.-х. культур.[6]

Развивается преим. в пустынной, полупустынной и сухостепной зонах на низменностях и в бессточных впадинах при близком залегании минерализованных грунтовых вод. Затопление суши морской солёной водой также приводит к засолению почвы; наблюдается оно и при отступании береговой линии моря. На орошаемых землях часто наблюдается вторичное засоление, если в материнской породе или грунтовых водах (особенно при неглубоком их залегании) много солей, а также при подаче избыточной воды на поля или потерях ее из оросит, сети. Вторичное засоление почвы может быть также при поливе минерализов. подземными и сбросными водами. Почвы с избыточным содержанием солей (0,15-0,25% и более) называются засоленными. К ним относят солончаки, солончаковые почвы и солонцы. Правильным ведением хозяйства можно устранить неблагоприятное течение процессов засоления, изменив его естественной направленность. Достигается это сочетанием промывок почвы (см. Промывной полив) с искусств, отведением грунтовых и промывных вод с помощью дренажа.

Список литературы

1.     БСЭ. Равновесие термодинамическое и химическое. М.: Советская энциклопедия, 1975, т. 21, 872с.

2.     Киреев В.А. Курс физической химии. М.: Химия, 2003. – 427с.

3.     Зонн С.В. Генезис и география почв. М.: Наука, 2002.-536с.

4.     Глазовская М.А. Почвы зарубежных стран. М.: Мысль, 2001.-624с.

5.     Корсунов В.М., Ведрова Э.Ф., Красеха Е.Н. Почвенный покров таежных ландшафтов Сибири. Новосибирск, М.: Наука, 2003.-482с.

6.     Копосов Г.Ф. Почвы зоны БАМ. Новосибирск. М.: Наука, 2002.-544с.

[1] Зонн С.В. Генезис и география почв. М.: Наука, 2002.-17с.

[2] Копосов Г.Ф. Почвы зоны БАМ. Новосибирск. М.: Наука, 2002.-66с.

[3] Корсунов В.М., Ведрова Э.Ф., Красеха Е.Н. Почвенный покров таежных ландшафтов Сибири. Новосибирск, М.: Наука, 2003.-78-84с.

[4] Киреев В.А. Курс физической химии. М.: Химия, 2003. –98с.

[5] Глазовская М.А. Почвы зарубежных стран. М.: Мысль, 2001.-255c.

[6] БСЭ. Равновесие термодинамическое и химическое. М.: Советская энциклопедия, 1975, т. 21, С. 325-326.