67814

Минеральная часть агропочв

Лекция

Экология и защита окружающей среды

Ассимиляция смектитового компонента это изменение состава и свойств пахотных горизонтов почвы при эрозии а также в ряде регионов при орошении мутными водами. Для дерново-среднеподзолистой супесчаной почвы характерно резкое увеличение количества каолинита по сравнению с содержанием гидрослюд...

Русский

2014-09-15

70.59 KB

2 чел.

Агропочвоведение.                                                                          Профессор Просянников Евгений Владимирович

Лекция 2.                                                                                                                                                            

Минеральная часть агропочв                                                              

минеральная часть агропочв

Вопросы:

1. Изменение минералогического состава почв при агрогенезе.

2. Агроэкологическое значение минералогического, гранулометрического и                      химического состава почв, их регулирование.

3. Структурное состояние агропочв и его регулирование.

1. Изменение минералогического состава почв                            при агрогенезе

В составе минералов илистой фракции почв при агрогенезе происходят заметные изменения, отражающие зональные особенности культурного почвообразования. Главной особенностью агрогенного воздействия является то, что оно действует в условиях сложившейся естественной системы горизонтов почвенного профиля, а не на почвообразующей породе. Другая особенность агрогенеза заключается в том, что почва открытая система в течение значительных временных интервалов подвергающаяся воздействию всего комплекса атмосферных воздействий. Характеристика трансформации минералогического состава почв при агрогенезе представлена ниже.

Гистерезисные (с греч. – отставание) изменения илистых и коллоидных частиц происходят во всех агропочвах, периодически свободных от растительности, что усиливает нагревание и испарение влаги. Дегидратация тонких (коллоидных) частиц нарастает во времени и с интенсификацией механической обработки. После каждого годового цикла она частично необратима.

Осмотическая дегидратация – процесс обезвоживания или перераспределения влаги в почве при внесении гигроскопических удобрений, которые поглощают много молекул воды из минералов, приводя к гистерезисным изменениям твёрдой фазы в сторону увеличения частиц и понижения удельной поверхности.

Кислотно-калиевый гидролиз это распад кристаллических решёток иллитов и слюд кислыми растворами, когда, из-за высокой концентрации в них K+, блокированы межслоевые промежутки и деградационная трансформация в открытые лабильные образования и минералы затруднена или невозможна.

Редукционно-кислотный гидролиз происходит в почвах рисовых чеков. Заключается в резком уменьшении количества илистого вещества почв в результате распада всех слоистых силикатов.

Фиксация катионов с большим радиусом (калия, а также близких ему ионов NH4, Cs) заключается в их вхождении в межслоевое пространство минералов, приводящему к его сокращению. Процесс усиливается в интенсивно используемых почвах при внесении высоких доз калийных удобрений.

Ассимиляция смектитового компонента это изменение состава и свойств пахотных горизонтов почвы при эрозии, а также в ряде регионов при орошении мутными водами.

Слитификация или процесс агрегирования илистых и коллоидных частиц, образованных преимущественно глинистыми минералами происходит при взаимодействии указанных частиц с органическими соединениями, в том числе гумусовыми, а также оксидами и гидроксидами малоподвижных элементов с образованием новых устойчивых пылеватых частиц.

Фитолитно-диатомийная опализация почвенных частиц происходит на сильноокультуренных почвах, где вносят очень много торфа и органических удобрений. Состав и структура фитолиты, содержащихся в растительных тканях, соответствуют кремнезёму типа альфа-кристобалита. Накопление этого бесплодного кремнезёма со временем понижает плодородие почв.

Щелочная (содовая) диспергация происходит под воздействием сильноразбавленных содовых вод. Во-первых, вокруг ионов натрия наращивается мощная оболочка из молекул воды, в результате чего силикатные слои утрачивают связь друг с другом и существуют как отдельные единичные двумерные частицы, способные мигрировать по микропорам. Во-вторых, глинистое вещество отделяется от зёрен минерального скелета, вследствие чего формируются горизонты почв и участки почвенного покрова, состоящие практически целиком из кварца и полевых шпатов, тогда как одновременно на низких уровнях системы получают развитие накопления тонкого коллоидального материала из глинистых минералов и гумуса.

Показателями зональных особенностей трансформации глинистых минералов при агрогенезе являются отношение суммарного количества монтмориллонита, вермикулита и смешанослойных минералов (∑м) к содержанию каолинита (К), а также отношение содержания гидрослюды (Гс) к каолиниту и к суммарному количеству смешанослойных минералов: ∑м : К; Гс : К; Гс : ∑м. Для дерново-среднеподзолистой супесчаной почвы характерно резкое увеличение количества каолинита по сравнению с содержанием гидрослюд и смешанослойных минералов: отношения Гс : К ; ∑м : К соответственно изменяются от 14 и 5 в почве под лесом до 1,17 и 1,80 в пахотных почвах. Это свидетельствует об активно протекающих процессах внутрипочвенного выветривания с образованием каолинита при агрогенезе этой почвы и является её генетической особенностью. Трансформация минералов при выветривании и почвообразовании определяет гранулометрический и валовой химический состав почв.

2. Агроэкологическое значение минералогического,                           химического, гранулометрического состава почв,                         их регулирование

Минеральная часть твёрдой фазы почвы, определяя ряд важнейших почвенных показателей и свойств, непосредственно влияет на потенциальное и эффективное плодородие. Минералогический и химический состав, а отсюда запасы необходимых для растений питательных элементов связаны, прежде всего, с минеральной частью. От неё зависят такие характеристики почвы, как аэрация, фильтрационная и водоудерживающая способность, структурность, пластичность, липкость, плотность, способность к коркообразованию, набухаемость и усадка, теплоемкость и теплопроводность. Все эти показатели и свойства имеют большое значение в земледельческой практике – при обработке почвы, проведении химических мелиорации, внесении удобрений, орошении и осушении и т. д.

Большое влияние минеральная часть твёрдой фазы почвы оказывает на агрономически значимые почвенные показатели через гранулометрический состав. Знание гранулометрического состава почв и почвообразующих пород позволяет решать вопросы обработки почв, подбора возделываемых культур, устанавливать сроки проведения сельхозработ.

Почвы различного гранулометрического состава существенно различаются по своим свойствам, так как каждая фракция имеет свои характерные особенности.

Камни (> 3 мм) представлены обломками горных пород. Каменистость отрицательно сказывается на плодородии почвы (уменьшаются корнеобитаемые объёмы почвы, ухудшаются ее водно-физические свойства), увеличивает затраты на её обработку (износ орудий и механизмов, дополнительные мелиоративные затраты).

Гравий (1-3 мм) состоит из обломков первичных минералов. Высокое содержание гравия в почве ухудшает водно-физические свойства (низкая влагоёмкость, провальная водопроницаемость и т. д.).

Песок (0,05-1 мм) представлен первичными минералами. Эта фракция непластична, не уплотняется под механическим воздействием, характеризуется высокой водопроницаемостью, не набухает. Песчаные почвы обладают малой емкостью поглощения, низким содержанием гумуса и питательных веществ, быстрой прогреваемостью.

Пыль (0,001-0,05 мм) состоит преимущественно из вторичных минералов. С повышением дисперсности пылеватые частицы увеличивают пластичность, набухаемость, водоудерживающую способность, емкость поглощения. Почвы, обогащенные крупной и средней фракциями пыли, легко заплывают, распыляются, уплотняются. Преобладание фракции мелкой пыли (0,001-0,005 мм) приводит к низкой водопроницаемости, повышенной липкости, трещиноватости, плотному сложению почв.

Ил (< 0,001 мм) представлен высокодисперсными вторичными минералами. Эта фракция играет ведущую роль в формировании почвенного плодородия. Физико-химические, водно-физические, химические процессы, протекающие в почве, зависят от минералогического и химического состава илистой фракции. Чем больше в почве илистых частиц, тем богаче она по химическому и минералогическому составу, тем потенциально более плодородна.

Лучшими являются суглинистые почвы, однако это зависит от культуры и климатических условий, например, по обеспеченности растений влагой супесчаная почва, расположенная в лесной (влажной) зоне, – близка к тяжелосуглинистой почве степной (засушливой) зоны.

Одним из важнейших свойств почвы, связанных с гранулометрическим составом, является поглотительная способность. У песчаных почв она незначительна, водопроницаемость высока, что обусловливает необходимость дробного и частого внесения удобрений. Хорошая аэрация почвы, быстрая прогреваемость определяют более ранние сроки обработки песчаных и супесчаных почв по сравнению с почвами, содержащими больше физической глины. Суглинистые и глинистые почвы обладают значительной поглотительной способностью, высокой влагоёмкостью, однако у них хуже аэрация, они медленнее прогреваются и созревают для механической обработки. Бесструктурные глинистые и тяжелосуглинистые почвы оказывают бо́льшее сопротивление почвообрабатывающим орудиям. Поэтому их называют тяжёлыми и холодными, а песчаные и супесчаные – лёгкими и тёплыми.

Глинистые и песчаные почвы очень разные, но и те и другие, если бесструктурные, обладают неблагоприятными свойствами. Лучше среднесуглинистые почвы. Глинистые плодородны лишь в том случае, если они богаты гумусом и обладают комковато-зернистой структурой. Картофель и большинства овощей наиболее хорошо произрастают на супесчаных и легкосуглинистых почвах, а пшеница – на более тяжёлых почвах.

Для коренного улучшения тяжёлых почв проводят их пескование, а лёгких – глинование, заключающиеся во внесении 40-60 т/га соответственно песка или глины совместно с 40 т/га органических удобрений и глубокой запашкой всего этого. Необходимо контролировать состав обменно-поглощенных катионов, среди которых должен преобладать кальций. При значительном содержании обменных катионов водорода или натрия проводят соответственно известкование или гипсование почвы.

3. Структурное состояние агропочв и его регулирование

Структурное состояние агропочв обусловлено их структурой и структурностью. Структурные агрегаты < 0,25 мм называют микроагрегатами или пылевидными,   а структурные агрегаты > 0,25 мм – макроагрегатами, причём в их составе пороховидными называют агрегаты 0,25-1 мм.

Зернистая структура образуется при богатстве почвы гумусом и обменным  кальцием. Она типична для чернозёмов и луговых почв тяжёлого грансостава.

Пластинчатая структура возникает при разделении почвы в горизонтальном направлении на плоские структурные отдельности, среди которых преобладают пылеватые частицы, слабо связанные между собой. Она образуется в естественных почвах при элювиировании, а в агрогенных – при уплотнении.

Ореховато-призматическая структура отличается наличием немногих, сравнительно крупных граней, в местах соединения которые образуются резко выраженные углы. Высота и ширина ореховатых агрегатов примерно одинаковы, у  призматических – высота превышает ширину. Если в каком либо почвенном горизонте присутствуют оба эти вида агрегатов, то его структуру называют ореховато-призматической. Она диагностирует иллювиальные горизонты, в которые вмыты коллоиды. Такая структура присуща глинам при небольшой влажности, а также некоторым оглеенным горизонтам, испытывающим переменное увлажнение.

К ореховатой структуре близка глыбистая структура, а к призматической – столбчатая. Они представляют собой крупные части почвенного профиля, разделённые трещинами и похожие по форме соответственно на ореховатые и призматические агрегаты. Глыбистая структура диагностирует почву, утратившую агрономически ценную комковато-зернистую структуру в результате неправильной обработки, эрозии и осолонцевания. У столбчатых агрегатов нет резко выраженных граней и рёбер, иногда они имеют округлённые головки. Столбчатая структура диагностирует иллювиальные горизонты и характерна для тяжёлых глин.

Внутриагрегатные силы связи сильнее межагрегатных, поэтому почва не выглядит монолитной массой и при механической обработке распадается на отдельные агрегаты. Если внутриагрегатные силы слабые, то почва становится бесструктурной, в которой отдельные ЭПЧ существуют раздельно или залегают сплошной сцементированной массой. Бывает и переходное состояние почвы, когда структура выражена слабо.

Структурная почва менее плотная, имеет много пор, поэтому в неё хорошо проникает воздух и влага с элементами питания. Такая почва способна их больше вместить и удержать. Чем лучше выражены агрегаты, чем устойчивее они к воздействию воды и механических нагрузок, тем выше и стабильнее плодородие.  Агрономически ценными являются комковатые агрегаты размером 0,25-10 мм. Более крупные – относят к глыбистой части почвы, а более мелкие – к распыленной. Эти три рода подразделяют на 9 видов (таблица).

Таблица. Агрономическая классификация почвенной структуры

Род

Вид

Диаметр, мм

Глыбистая

Крупные глыбы

> 100

Средние глыбы

50-100

Мелкие глыбы

10-50

Комковатая

Крупные комки

3,0-10,0

Средние комки

1,0-3,0

Мелкие комки

0,5-1,0

Зернистые

0,25-0,5

Распыленная

Микроструктурные элементы

0,01-0,25

Пылевато-глинистые частицы

< 0.01

Структурность – способность почвы распадаться на структурные агрегаты при механической обработке. Коэффициент структурности почвы рассчитывают как отношение массы комков диаметром 0,25-10 мм к массе остальных структурных агрегатов. Оптимальные водно-воздушные свойства в дерново-подзолистых почвах создаются при наличии агрегатов 0,5-5 мм, а в почвах степной зоны – 0,25-3 мм.

Водопрочность и пористость почвенной структуры обусловливают её агрономическую ценность. Оптимальное содержание водопрочных агрегатов (0,25-10 мм) составляет для оподзоленных почв 30-45 %, чернозёмов 45-60 %. При этом в пахотном горизонте доля агрегатов диаметром 0,25-30 мм должна достигать 80 %, а глыбистость не должна превышать 20 %. Такой состав структурных агрегатов позволяет длительное время поддерживать пахотный горизонт на высоком качественном уровне. Во первых, обеспечивает наиболее благоприятный водно-воздушный режим благодаря рациональному сочетанию капиллярной и некапиллярной пористости, поэтому структурные почвы более водопроницаемы и влагоёмки, из них меньше потери влаги на испарение. Во вторых, активизирует микробиологические процессы мобилизации питательных веществ и предотвращает денитрификацию, т. к. достаточная аэрация и наличие доступной влаги. В третьих, уменьшает смыв и размыв из-за сокращения поверхностного стока воды и перевода его во внутрипочвенный сток, а структурные агрегаты размером более 1 мм устойчиво противостоят дефляции. В четвёртых, уменьшает энергетические затраты на механическую обработку почвы, создавая предпосылки для её минимизации вплоть до отказа от основной обработки. В пятых, облегчает прорастание семян и распространение корней растений.

Структурообразование протекает в почве под влиянием следующих факторов.

Физико-механические факторы: изменение объёма почвы и давления, на неё оказываемого, в результате переменного высушивания и увлажнения, замерзания и оттаивания почвенной влаги, давления корней растений, деятельности роющих животных и рыхлящего воздействия почвообрабатывающих орудий. Разрыхляющее воздействие промораживания проявляется только при оптимально влажном состоянии почвы. При замерзании переувлажнённой почвы, наоборот, разрушаются структурные агрегаты. Промерзание сухой почвы не влияет на её крошение.

Физико-химические факторы – коагуляция и цементирующее воздействие почвенных коллоидов. При этом водопрочность обеспечивается только склеиванием частиц органическими коллоидами при их коагуляции двух- и трёхвалентными катионами. Агрегаты, образующиеся при участии только минеральных коллоидов, водопрочностью не обладают. Наиболее водопрочная структура образуется при взаимодействии гуминовых кислот с минералами монтмориллонитовой группы и гидрослюдами. Гидроксиды железа и алюминия оструктуривают краснозёмы.

Химические факторы – цементация агрегатов оксидами железа при смене восстановительных условий окислительными в периодически переувлажняемых почвах. Такие агрегаты при высокой водопрочности имеют малую пористость (< 40 %), поскольку часть объёма пор постепенно заполняется гидроксидом железа.

Биологические факторы оструктуривания (растительность и организмы, населяющие почву, особенно дождевые черви) играют основную роль в структурообразовании.          Установлено, что в процессах образования водопрочных агрегатов ведущую роль играют гуминовые вещества. Наряду с прочно клеящими материалами в почве имеются вещества, более лабильные в отношении клеящей способности. Это полисахариды растительного и микробного происхождения, причём вторые значительно в большей степени, чем первые. В географическом аспекте структурность почв коррелирует, прежде всего, с содержанием гумуса. Это правило корректируется гранулометрическим и минералогическим составом, ЭПП осолонцевания, засоления, оглеения, закисления и др.

Для предотвращения агрогенного разрушения структуры пахотного горизонта и снижения потерь из него коллоидных и илистых частиц, необходимо снижать физическое воздействие на почву, вносить больше органических веществ, избегать применения подщелачивающих удобрений, или сочетать их с известью.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

12055. ШЛЯХИ ВДОСКОНАЛЕННЯ ЕФЕКТИВНОЇ ДІЯЛЬНОСТІ УПРАВЛІННЯ ПЕРСОНАЛОМ БАНКУ 436 KB
  PAGE 4 ЗМІСТ ВСТУП РОЗДІЛ I МЕНЕДЖМЕНТ ПЕРСОНАЛУ В СИСТЕМІ СТРАТЕГІЧНОГО УПРАВЛІННЯ БАНКОМ Сутність банківського персоналу Оцінка персоналу банку Заходи стратегічної маркетингової кадрової політики банку ...
12056. ВАЛЮТНЫЕ ОПЕРАЦИИ КОМЕРЧЕСКИХ БАНКОВ (ПО МАТЕРИАЛАМ ОАО «БАНК УРАЛСИБ») 553.5 KB
  ДИПЛОМНАЯ РАБОТА Тема ВАЛЮТНЫЕ ОПЕРАЦИИ КОМЕРЧЕСКИХ БАНКОВ ПО МАТЕРИАЛАМ ОАО БАНК УРАЛСИБ СОДЕРЖАНИЕ ВВЕДЕНИЕ 1 ТЕОРЕТИЧЕСКИЕОСНОВЫ ПРОВЕДЕНИЯ ВАЛЮТНЫХ ОПЕРАЦИЙ КОММЕРЧЕСКИМИ БАНКАМИ 1.1 Понятие ва
12057. ИПОТЕКА В ГРАЖДАНСКОМ ПРАВЕ 402.5 KB
  Шелудько М. А. ИПОТЕКА В ГРАЖДАНСКОМ ПРАВЕ ОГЛАВЛЕНИЕ Введение Глава 1. Общая характеристика ипотеки по российскому гражданскому праву Понятие и основания возникновения ипотеки Предмет ипотеки Государственная регистрация ипотеки ...
12058. Кредитование юридических лиц и перспективы его развития в современных условиях (на примере Гродненского регионального отделения ОАО «Белвнешэкономбанк») 617 KB
  ДИПЛОМНАЯ РАБОТА на тему: Кредитование юридических лиц и перспективы его развития в современных условиях на примере Гродненского регионального отделения ОАО Белвнешэкономбанк ВВЕДЕНИЕ 1 ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ОРГАНИЗАЦИИ КРЕДИТНЫХ ОТНОШЕНИЙ БАНКА С
12059. Валютная система и валютная политика России 245 KB
  ВВЕДЕНИЕ Валютная система – это совокупность двух понятий – валютного механизма и валютных отношений. Под валютным механизмом понимаются правовые нормы и институты представляющие их на национальном и международном уровнях. Валютные отношения – это повседневные свя
12060. Разработка экономического обоснования целесообразности открытия автосервиса ООО «Нижегородец» 396.5 KB
  Реферат Выпускная квалификационная работа бакалавра 51 с. 2 разд. 6 рис. 11 табл. 14 источников. БИЗНЕСПЛАН АВТОСЕРСВИС НИЖЕГОРОДЕЦ ВЫСОКИЙ УРОВЕНЬ СПРОСА АВТОМОЙКА ШИНОМОНТАЖ ИНСТРУМЕНТЫ Объектом работы является деятельность ООО Нижегородец. Целью выпускн...
12061. ДЕЙСТВУЮЩАЯ ПРАКТИКА ОРГАНИЗАЦИИ УЧЕТА ЗАРАБОТНОЙ ПЛАТЫ 978.5 KB
  СОДЕРЖАНИЕ ВВЕДЕНИЕ ГЛАВА 1. МЕТОДИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ОРГАНИЗАЦИИ УЧЕТА ОПЛАТЫ ТРУДА 1.1. Сущность понятие оплаты труда и ее формы 1.2. Исследование нормативной базы по оплате труда 1.3. Особенности деятельности предприятия и его учетная политика . ГЛАВА 2. ДЕЙСТВУЮ...
12062. Проблеми та перспективи розвитку валютних операцій в АКБ «Фінанси та кредит» та у банках України 411 KB
  Вступ Актуальність обраної теми полягає в тому що валютні операції банків займають важливе місце серед статей прибутку сучасного банку але питання здійснення зазначених операцій є досить складним і потребує детального вивчення. Сьогодні банк може запропонувати кл
12063. ШЛЯХИ ПІДВИЩЕННЯ ПРИБУТКОВОСТІ КОМЕРЦІЙНИХ БАНКІВ 325 KB
  ВСТУП Банківська система є важливою складовою економічної системи держави. Забезпечення стабільного прозорого функціонування банківських установ є однією з умов забезпечення конкурентоспроможності української економіки. У вітчизняній еконо