На головну

Стадії розвитку науки про грунті | Перша і головна з них - це забезпечення існування життя на Землі. | П'ята глобальна функція грунту - це акумуляція активного органічної речовини і пов'язаної з ним хімічної енергії на земній поверхні. | Стадії розвитку науки про грунті | Вивітрювання гірських порід і його типи 20 | Вивітрювання гірських порід і його типи | вік грунтів | Стадія розвитку ґрунту. | Стадія еволюції грунту. | Клімат. |

Типи будови ґрунтового профілю

  1. II. Базові принципи побудови та основні завдання загальнонаціональної системи виявлення та розвитку молодих талантів
  2. IV.2. Правила побудови загальнонаукової ландшафтної карти
  3. А) Способи зображення просторової будови енантіомерів
  4. Абіотичні чинники ґрунтового покриву
  5. алгоритм побудови
  6. алгоритм побудови
  7. Алгоритм побудови карти ПЛМ.

Відповідно до характером співвідношення різних горизонтів у великій різноманітності будови грунтового профілю можна виділити кілька типів, які пов'язані з певними типами грунтоутворення, віком грунтів і їх нарушенностью природними або техногенними процесами.

Профіль буває простим і складним.

Просту будову профілю включає в себе наступні п'ять типів:

1) примітивний профіль з малопотужним гррізонтом А або АС, які лежать безпосередньо на материнській породі;

2) неполноразвітий профіль, має повний набір всіх генетичних горизонтів, характерних для даного типу грунту, з малою потужністю кожного горизонту;

3) нормальний профіль, має повний набір всіх генетичних горизонтів, характерних для даного типу грунту, з потужністю, типовою для нееродованих грунтів плакорах;

4) слабодіфференцірованний профіль, в якому генетичні горизонти виділяються з працею і дуже поступово змінюють один одного;

5) порушений (еродований) профіль, в якому частина верхніх горизонтів знищена ерозією.

Складна будова грунтового профілю також характеризується п'ятьма типами:

1) реліктовий профіль, в якому присутні поховані горизонти або поховані профілі палеопочв; про іншого боку, в профілі можуть бути присутні не поховані, а реліктові горизонти, які є слідами стародавнього грунтоутворення, що йде зараз по іншому типу;

2) багаточленний профіль формується в разі литологических змін і межах грунтової товщі;

3) поліциклічний профіль утворюється в умовах періодичного відкладення почвообразующего матеріалу (річковий алювій, вулканічний попіл, еоловий нанос);

4) порушений (перевернутий) профіль з штучно (діяльністю людини) або природно (наприклад, при вітровали в лісі) переміщеними на поверхню нижележащими горизонтами;

5) мозаїчний профіль в якому генетичні горизонти ніяк не послідовну по глибині серію горизонтальних шарів, а примхливу мозаїку, змінюючи один одного плямами на невеликому протязі.

Систематика типів будови грунтового профілю може бути побудована і за іншим принципом, т. Е. На основі співвідношення тих чи інших генетичних ґрунтових горизонтів, а на основі аналізу розподілу речового складу грунту по її вертикальному профілю.

При цьому може розглядатися якесь одне речовина або одна група речовин (наприклад гумус, вапно, гіпс, водорозчинні солі, глинисті мінерали, полуторні оксиди), або сукупність педохіміческі пов'язаних речовин.

Цей розподіл також певним чином відбивається і в морфології грунту, наприклад в забарвленні ґрунту і її щільності, в характері і розподілі новоутворень.

грунтові горизонти

Генетичні грунтові горизонти - це формуються в процесі грунтоутворення однорідні, зазвичай паралельні земної поверхні шари грунту, що становлять грунтовий профіль і розрізняються між собою за морфологічними ознаками, складом і властивостями.

Генетичними вони називаються тому, що утворюються в процесі генези грунтів.

Генетичні горизонти в грунтовому профілі виступають як найважливіші однорідні складові частини ґрунтового тіла, причому їх однорідність мається на увазі тільки в масштабі розгляду грунтового профілю. При іншому, більш детальному масштабі розгляду грунтові горизонти виявляються досить неоднорідними, влаштованими дуже складно.

На зорі розвитку ґрунтознавства Докучаєв виділив в грунті всього три генетичних горизонти:

А - поверхневий гумусо-акумулятивний;

В - перехідний до материнської породі;

З - материнська гірська порода, підґрунтя.

По складу горизонти бувають органогенні, гумусированню, карбонатні, залізисті та інші,

за властивостями - кислі, нейтральні, лужні, насичені, вилужені, ненасичені і ін.

Поєднання цих ознак визначає загальний, зовнішній вигляд ґрунтового профілю і відмінності між генетичними горизонтами.

Будова ґрунту - загальний вигляд ґрунтового профілю. Характер і послідовність генетичних горизонтів специфічні для кожної грунту, що є основною діагностичною характеристикою. Кожен горизонт має назву і буквене позначення (індекс). Як індексів прімеяют букви латинського алфавіту:

A

B

C

D

A - це верхній шар, В - наступний за ним, і так далі.

Зазвичай виділяють:

АТ-лісова підстилка, підрозділяється на:

AL - свіжий опад;

AF - шар розкладання з переважанням Слаборазложівшийся рослинних залишків, що зберігають анатомічну будову;

АН - частково гуміфіцірованний опад, змішаний з мінеральною частиною грунту.

А- гумусово-акумулятивний горизонт формується у верхній частині профілю в результаті накопичення гумусу і елементів живлення.

Ап -пахотний горизонт, поверхневий гумусовий горизонт, перетворений періодичної обробкою.

Ad -дернина - густо пронизаний корінням рослин верхній шар грунту, формується під луговий рослинністю.

A1 - гумусово-елювіальний; поряд з накопиченням гумусу відбуваються руйнування мінералів і частковий винос органічних і мінеральних речовин.

А2- елювіальний завжди забарвлений в світлі тони в результаті інтенсивного руйнування і виносу продуктів руйнування в нижележащие горизонти або за межі ґрунтового профілю. У підзолистих і дерново-підзолистих грунтах він називається підзолистим горизонтом.

В - іллювіальний горизонт, перехідний від гумусового до материнської породі; горизонт вмиванія, в результаті чого він може збагачуватися гумусом (Bh), мулом (Вi), карбонатами (Вк або ВСА), сполуками заліза (BFe) Глиною (Вт).

У чорноземах і каштанових грунтах він називається перехідним від гумусово-акумулятивного до породи, так як в цих грунтах переміщення речовин зверху вниз не відбувається. Має буру, Kрасного-буру або жовто-бурого забарвлення. Він може поділятися на B1, B2, В3 і т. Д.

G- Глейові горизонт формується в гідроморфних грунтах внаслідок тривалого або постійного надмірного зволоження.

В анаеробних умовах утворюються закісние з'єднання заліза і марганцю. На тлі сизувато-сірого забарвлення зазвичай присутні охристі плями, чорні або темно-бурі плями залізо-марганцевих утворень. Якщо глееватих виявляється в інших горизонтах, то до їх індексу додається буква g, наприклад A2g. Слабка вираженість оглеения відзначається символом в дужках (g). Грунтове оглеение підкреслюють однією рисою знизу -G, Поверхневе - зверху G.

С - Материнська порода являє собою не зачеплені грунтоутворення породу, в верхню частину якої можуть вмиваться солі. Їх присутність позначається додатковими буквами: карбонатів - Зк гіпсу - Зг, Сульфатів - Cs.

Д - Подстилающая порода виділяється тоді, коли грунтові горизонти утворилися на породі, нижче якої розташована інша порода.

Для перехідних горизонтів застосовуються подвійні позначення:

А2В - горизонт з ознаками подзолистого (А2) і іллювіального (В);

A1A2 - Фарбує гумусом, з ознаками опідзолювання;

B1Ba - відсутня різка межа між шарами в иллювиальном горизонті і т. Д.

для торф'яних грунтівзастосовується індекс Т.

Профілі заплавних грунтівпідрозділяються як на обрії, так і на окремі шари алювію і позначаються A1, А2 і т. д.

Позначення аллювия ставиться на перше місце: Ао - Al1A1 - Al1Bo - Al1 - Al ...

Реліктові горизонти позначають символом, взятим в дужки: (

А - реліктовий (похований) гумусовий;

Т - похований торф'яної.

Антропогенно деградовані порушені горизонти відзначають наступними символами:

Ад, Тд; Н - деградований

Ан, Вн Тн) порушений

Аи, Ви штучний.

Потужність грунтового профілю і грунтових горизонтів

Потужність грунтового профілю- Загальна протяжність всіх горизонтів до материнської породи. У різних грунтів вона коливається від 40-50 до 100-150 см.

Потужність грунтового горизонту- Протяжність від верхньої до нижньої межі. Наприклад, Ао = 0-5 см, A1 - 5-25 см і т. Д., Т. Е. Видна як потужність, так і глибина розташування горизонту.

При описі ґрунтового профілю вказується характер переходу між горизонтами: кордону між ними можуть бути ясними і різкими, рівними і звивистими, у вигляді «затекло» і «кишень», поступовими, якщо забарвлення одного горизонту змінюється іншою протягом більше 5 см.

Вказується форма кордонів, яка може бути рівною, хвилястою, язиковатой, «поїденою».

Поєднання горизонтів дозволяє записати будова грунтового профілю у вигляді своєрідної формули,

наприклад: Ао - A1 - А2 - B1 - В2 - ВС - С - подзолистая грунт;

Ап - А2 - А2В1 - Bg - BCg - Cg - Дерново-підзолистий орна грунтово-глеюваті грунт.

Профіль називається нормальним, якщо грунт має повний набір горизонтів відповідно до типу грунтоутворення.

1.2. забарвлення грунту

Забарвлення почви- найбільш доступний, і перш за все кидається в очі морфологічна ознака. Це суттєвий показник процесів, що відбуваються в грунті, і приналежності її до того чи іншого типу. Недарма багато грунту отримали назву відповідно до своєї забарвленням - підзол, червонозем, чорнозем, желтозем і т. Д.

Забарвлення грунтів має і велике агрономічний значення. Практики-хлібороби всіх континентів з давніх часів судили про якість, про родючість грунтів по їх забарвленню. При цьому родючість грунтів найчастіше ставилося в залежність від вмісту гумусу, а отже, було пов'язано з чорною або темно-сірим забарвленням. Колір грунту визначається забарвленням тих речовин, з яких вона складається, а також фізичним її станом і ступенем зволоження.

Найбільш важливі для забарвлення грунтів наступні групи речовин:

1) гумус; 2) з'єднання заліза; 3) кремнекислота, вуглекисла вапно.

Гумусові речовини обумовлюють чорну, темно-сіру і сіру забарвлення.

З'єднання окису заліза забарвлюють грунт в червоний, помаранчевий і жовтий кольори,

закису заліза - всю грунт або окремі її горизонти і ділянки в сизі і блакитні тони. Зустрічається, наприклад, в болотних грунтах вивианит [Fe3(PO4) 2-8H2O] надає їм зеленувато-блакитний відтінок.

Кремнезем (SiO2), Вуглекислий кальцій (СаСО3) І каолініт (H2Al2Si2O8-H2O) обумовлюють білу і білясту забарвлення.

У ряді випадків помітну роль в придбанні грунтом белесоватих відтінків можуть грати гіпс (CaSO4-2H2O) і легкорозчинні солі (NaCl, Na2SO4-8H2O і ін.).

Різне поєднання зазначених трьох груп речовин визначає велику різноманітність грунтових кольорів і відтінків.

На забарвлення грунту впливає її структурний стан. Грудкуваті, зернисті або глибистой грунту здаються темніше, ніж розпорошені, безструктурні. Великий вплив на забарвлення надає вода. Вологі грунти завжди темніші, ніж сухі. Більш темне забарвлення грунтів в польових умовах спостерігається вранці і ввечері.

Забарвлення грунту зазвичай важко буває охарактеризувати якимось одним кольором, тому доводиться вказувати її ступінь (наприклад, світло-бура, темно-бура), або відзначати відтінки (наприклад, біляста з жовтуватим відтінком); або називати проміжні тони (коричнево-сіра, сіро-бура).

Якщо грунтові горизонти не мають однорідної забарвлення, їх називають строкатими або плямистими. Точне визначення кольору грунту вимагає певного навику і досвіду.

У ряді зарубіжних країн широко застосовують таблиці з еталонними стандартними фарбами, при цьому колір грунту кодується певним цифровим індексом.

Серед морфологічних ознак застосовують таке поняття як склад грунту. склад грунту - Співвідношення (масове або об'ємне) компонентів грунтового матеріалу, яке виражається у відсотках його загальної маси або об'єму, або в частках одиниці. Розрізняються фазовий, агрегатний (структурний), мікроагрегатний, гранулометричний (механічний, текстура), мінералогічний і хімічний склад грунту.

Мінералогічний склад грунтів

Материнської основою грунтоутворення є гірські породи, вода, повітря і населяють грунт організми, тому грунт за своїм хімічним складом відрізняється від вихідних почвообразующих порід. Основну масу гірських порід складають О, Si і А1, на частку яких припадає 84,05%. Якщо додати Fe, Ca, Na, К, Mg, то в сумі вісім елементів складають 98,87% маси порід.

Грунти успадковують характерні для порід співвідношення, але зміст окремих елементів змінюються /

Успадковують грунту і геохімічні риси почвообразующих порід: на піщаних породах, багатих кварцом, грунту збагачені кремнеземом, на лесі - кальцієм, на засолених породах - солями і т. Д.

Основну частку речового складу пухких грунтоутворюючих порід і грунтів, за винятком торф'яних, утворюють мінерали. Залежно від походження і розмірів вони можуть бути розділені на дві основні групи.

Одну з них складають зерна первинних мінералів, які перейшли в мелкозем із зруйнованих щільних вивержених, метаморфічних або осадових порід,

іншу - тонкодисперсні частинки вторинних, головним чином глинистих мінералів, які представляють собою продукт трансформації первинних мінералів або перетворені в ході вивітрювання і грунтоутворення.

первинні мінерали майже цілком зосереджені в гранулометричних фракціях розміром більше 0,001 мм, так званої великої фракції грунтів, що визначається вихідними переважаючими розмірами мінеральних зерен в щільних породах, а також максимальними межами їх дроблення при механічних і температурних впливах.

Участь первинних мінералів у формуванні пухких грунтоутворюючих порід досить по-різному: первинні мінерали становлять 90-98% маси мелкозема пісків, 50-80% суглинків і 10-12% глин.

Найбільш поширеними первинними мінералами в породах і грунтах є кварц, польові шпати, амфіболи, піроксени і слюди.

Роль первинних мінералів полягає в формуванні агрофізичних властивостей грунту, вони є джерелом утворення вторинних мінералів, служать джерелами живлення для рослин.

вторинні мінерали виникли з первинних мінералів під впливом кліматичних і біологічних факторів, практично цілком зосереджені в тонкодисперсних гранулометричних фракціях розміром <0,001 мм.

Представлені глинистими мінералами, мінералами оксидів заліза, алюмінію, марганцю та кремнію і мінералами-солями.

Глинисті мінерали,як правило, складають основну частину вторинних мінералів. Названі вони так в зв'язку з тим, що переважно визначають мінералогічний склад глин. Найважливіша роль глинистих мінералів полягає в тому, що в силу властивої їм поглинальної здатності вони визначають ємність поглинання грунтів і поряд з гумусом є основним джерелом надходження мінеральних елементів в рослини.

До найголовніших глинистих мінералів відносяться мінерали груп каолініту, гидрослюд, монтмориллонита, смешаннослойних мінералів, хлорита.

Мінерали гідроксидів заліза і алюмінію. Із мінералів групи заліза найбільше значення мають гематит і гетит, і гиббсит з мінералів групи алюмінію.

Мінерали-солізустрічаються у вигляді домішок до глинистих мінералів головним чином в грунтах аридних і семіарідних зон.

Найбільш широко поширеними мінералами-солями в грунтах є карбонати:

кальцит, Люблін, арагонит; доломіт; сода.

Серед сульфатів найбільш поширені гіпс, полугідрат, ангідрит, мірабілліт.

Серед хлоридів в грунтах переважає галит.

1.3. гранулометричний склад грунтів і його агрономічний значення.

Переважна частина грунтів формується на пухких відкладеннях, які є продуктами вивітрювання, т. Е. Руйнування, перетворення і перевідкладення вихідних щільних порід, і являють собою суміш мінеральних часток різної крупності, званих механічними елементами.

При цьому співвідношення часток різного розміру може бути дуже різним в залежності від характеру вихідної породи, типу, інтенсивності та тривалості вивітрювання, визначаючи той чи інший гранулометричний склад відкладень або елювії породи і, відповідно, формуються на них грунтів.

Гранулометричним складом грунту називається відносний вміст у відсотках в її складі твердих частинок різної крупності, що виділяються в межах безперервного ряду певних умовних груп крупності.

Гранулометричний склад грунтів в значній мірі успадкований від відповідних почвообразующих (материнських) гірських порід і в своїх основних рисах мало змінюється в процесі грунтоутворення.

Основна маса твердої фази грунт (95-98%) - мінеральна. Елементарні частинки, близькі за властивостями і розмірами, об'єднуються в групи, фракції, на основі чого проводиться класифікація механічних елементів. В даний час прийнята класифікація варикозного розширення вен. Вільямса та А. н. Сабаніна, вдосконалена Н. а. Качинським (1965).

Таблиця 1. Гранулометричний склад грунтів

фракції Діаметр частинок, мм
 1. камені  > 3
 2. гравій  1-3
 3. пісок:  
 великий  1-0,5
 середній  0,50-0,25
 невеликий  0,25-0,05
 4. пил  
 велика  0,05-0,01
 дрібна  0,01-0,005
 5. мул  
 грубий  0,005-0,001
 тонкий  0,001-0,0005
 6. колоїди  0,0005-0,0001

камені- Це уламки гірських порід (Д> 3 мм). Наявність їх в грунті утрудняє обробку і прискорює знос сільськогосподарської техніки.

На території Білорусі часто зустрічається валунний тип каменистости.

гравій(3-1 мм) складається з уламків первинних мінералів. Його вміст у грунті обумовлює несприятливі водно-фізичні властивості.

пісоквеликий, (0,05-1 мм) середній (0,50-0,25мм) невеликий (0,25-0,05мм) теж складається з більш дрібних уламків первинних мінералів, в основному кварцу і польового шпату, але відрізняється від гравію деякої влагоемкостью. Якщо вона досягає 10%, то такі піски придатні для вирощування сільськогосподарських культур, для лісових культур вона повинна бути не менше 3-5%.

пил велика(0,05-0,01 мм) дрібна (0,01-0,005 мм) за складом і властивостями майже не відрізняється від дрібного піску, але вже в середній пилу, поряд з первинними, зустрічаються і вторинні мінерали, пайова участь яких ще більш збільшується у фракції дрібного пилу. З підвищенням дисперсності підвищуються вологоємність, висота капілярного підняття води, пластичність, але зменшується водопроникність. Поглинальна здатність фракції пилу виражена слабо, так як вміст органічних речовин і вторинних мінералів невелика.

Іл грубий (0,005-0,001 мм) тонкий (0,001-0,0005 мм) <0,001 мм) складається переважно з вторинних мінералів з незначною кількістю первинних у вигляді кварцу і польового шпату.

Частинки розміром більше 1 мм називають грунтовим скелетом або крупноземом, менше 1 мм - мелкоземом.

Суму всіх частинок розміром менше 0,01 мм називають фізичної глиною, а більше 0,01 мм - фізичним піском. Суму частинок менше 0,001 мм називають мулистій або тонкодисперсной фракцією.

Класифікація по гранулометричному складу проводиться об'єднанням порід і грунтів в кілька груп з характерними для них фізичними та хімічними властивостями.

Таблиця 2. Класифікація грунтів по гранулометричному складу

(Н. а. Качинський)

 Зміст фізичної глини (часток <0,01 мм),%  Короткий назва-ня грунту по гранулометричному складу
 Грунти підзолистого тіпапочвообразованія
 0-5  пісок пухкий
 5-10  пісок зв'язний
 10-20  супісок
 20-30  Суглинок легкий -
 30-40  суглинок середній
 40-50  Суглинок тя жовтий, помаранчевий
 50-65  глина легка
 65-80  глина середня
 > 80  глина важка

Залежно від питомої опору при обробці грунтів до сільськогосподарських знарядь грунту ділять на легкі (піски, супіски), середні (суглинки) ітяжелие (глини).

Гранулометричний склад грунтів має велике агрономічний значення. Від нього залежать усі властивості ірежіми: водний,теплової, повітряний, поживний, все фізичні і фізико-механічні властивості. Піщані і супіщані грунти добре водопроникність, мають сприятливим тепловим і повітряним режимом, легко обробляються, але безструктурні, бідні на гумус і зольними елементами, мають низьку поглинальну здатність і буферність, погано утримують воду.

Глинисті грунти, навпаки, повільно прогріваються, високо вологоємні, тому аерації недостатньо, важкі при обробці, але багаті елементами живлення, мають високу поглинальну здатність і буферність.

В умовах Білорусі кращими є легкосуглинкові грунти.

Таблиця 3. визначення гранулометричного складу грунтів польовим методом розкочування шнура (А. ф. Вадюніна, З. а. Корчагіна)

 Група почвпо механічним складом  Поведінка шнура при розкачування і згортанні в кільце
 пісок  Грунт не скочується
 супісок  При скачуванні грунт розпадається на дрібні шматочки і не дає шнура
 легкий суглинок  При розкачування формується легко розпадається на дольки шнур
 середній суглинок  При розкачування формується суцільний шнур, який при згортанні в кільце розпадається на дольки
 важкий суглинок  При розкачування легко утворюється шнур, який згортається в кільце з дрібними тріщинами
 глина  Шнур легко згортається в розтріскуються кільце

Новоутворення і включення

В результаті фізичних, хімічних і біологічних процесів, що відбуваються в грунтах, а також внаслідок безпосереднього впливу на грунт рослин і тварин розрізняють новоутворення хімічного і біологічного походження.

Хімічні новоутворення в грунті-можуть або осідати на місці утворення або, переміщаючись з грунтовим розчином в горизонтальному і вертикальному напрямках, випадати на деякій відстані від місця свого виникнення.

Хімічні новоутворення за формою поділяють на вицвіти і нальоти; скоринки, примазки і патьоки; прожилки і трубочки, конкреції.

Хімічні новоутворення представлені легкорозчинні солями, гіпсом, вуглекислої вапном, оксидами заліза, алюмінію і марганцю, закиснимі сполуками заліза, кремнекислотой, гумусними і іншими речовинами.

Новоутворення біологічного походження (тваринного і рослинного) зустрічаються в наступних формах:

червоточини - звивисті ходи-канальці черв'яків;

капроліти-екскременти дощових черв'яків у вигляді невеликих клубочків;

кротовини - порожні або заповнені ходи риють тварин (ховрахів, бабаків, кротів і ін.); Корневином-згнилі великі коріння рослин;

дендрити-візерунки дрібних корінців на поверхні структурних окремо.

включення- Чужорідні тіла в профілі грунту, не пов'язані <грунтоутворювального процесу. До них відносяться камені, обломкіцегли, шматочки вугілля, кістки, черепки та ін.

2. Органічні і органо-мінеральні речовини в грунтах

Органічна частина ґрунту складається з органічних залишків (корінців і наземного опаду) і гумусу. Джерелом гумусу є органічні залишки вищих рослин, мікроорганізмів і тварин, що мешкають в грунті.

Хімічний склад органічних залишків різноманітний. Основну частину маси органічних залишків (75-90%) становить вода.

У суху речовину входять вуглеводи, білки, лігнін, ліпіди, воски, смоли, дубильні і багато інших речовин. Більшість з них високомолекулярні.

2.1. вплив умов грунтоутворення на гумусообразованія

Перетворення органічних залишків в гумус відбувається в грунті за участю мікроорганізмів, тварин, кисню повітря і води.

Залишки зелених рослин, що потрапляють в грунт або знаходяться на її поверхні, розкладаються мікроорганізмами і використовуються ними як джерело енергії. У процесі розкладання ці залишки втрачають анатомічна будова, а складові їх речовини переходять в більш рухливі і прості сполуки. Частина цих сполук повністю минерализуется мікроорганізмами, і продукти розпаду засвоюються новими поколіннями зелених рослин, частина продуктів розкладання використовується гетеротрофних мікроорганізмами для синтезу вторинних білків, жирів, вуглеводів та інших речовин, що утворюють плазму нових поколінь мікроорганізмів, і в подальшому знову розкладається.

Деяка частина проміжних продуктів розкладання перетворюється в специфічні складні високомолекулярні речовини - гумусові кислоти. Цей процес називається гуміфікацією.

Таким чином, перетворення органічних залишків в гумус (гуму-сообразованіе) є сукупністю процесів розкладання вихідних органічних залишків, синтезу вторинних форм мікробної плазми і їх гуміфікації.

У різних природних умовах характер і швидкість гумусообразования (розкладання і гуміфікація органічних залишків) неоднакові і залежать від ряду взаємопов'язаних факторів грунтоутворення. Найголовнішими з них є водно-повітряний і тепловий режими грунтів, склад і характер надходження рослинних залишків, видовий склад і інтенсивність життєдіяльності мікроорганізмів, механічний склад і фізико-хімічні властивості грунту.

Залежно від водно-повітряного режиму гумусообразованія протікає в аеробних або анаеробних умовах.

В аеробних умовах при достатній кількості вологи (60-80% повної вологоємності), а також при сприятливій температурі (25- 30е С) органічні залишки розкладаються інтенсивно. У цих же умовах енергійно йде мінералізація як проміжних продуктів розкладання, так і гумусових речовин. У грунті накопичується мало гумусу, але багато елементів зольного і азотного живлення рослин (наприклад, в сероземах і інших грунтах субтропіків).

При постійному і різкому нестачі вологи в грунті накопичується мало рослинних залишків, процеси розкладання і гуміфікації сповільнюються і гумусу також накопичується мало.

При постійному надлишку вологи, а також при низьких температурах процеси гумусообразования сповільнюються. При надмірному зволоженні органічні залишки розкладаються анаеробними бактеріями; в складі проміжних продуктів розкладання утворюються низькомолекулярні органічні кислоти і відновлені газоподібні продукти (СН4, Н2), Які пригнічують життєдіяльність мікроорганізмів.

Процес розкладання поступово згасає, гуміфікація йде слабо, і органічні залишки перетворюються в торф.

Для накопичення гумусу найбільш сприятливо поєднання в грунті оптимального гідротермічного і водно-повітряного режимів і деякий періодично повторюється висушування. У цих умовах відбуваються поступове розкладання органічних залишків, досить енергійна гуміфікація їх і закріплення утворюються гумусових речовин мінеральною частиною грунту. Такий режим притаманний чорноземам.

2.2. склад гумусу

Гумусом називають складний динамічний комплекс органічних сполук, що утворюються при розкладанні і гуміфікації органічних залишків. Вміст гумусу в грунтах визначається умовами і характером грунтоутворювального процесу; воно коливається в верхніх горизонтах від 1-2 до 12-15%, різко або поступово зменшуючись з глибиною.

У торф'яних горизонтах і лісових підстилках загальна кількість органічних речовин може досягати декількох десятків відсотків, але вони ніяк не гумус, а масу торфу або напіврозкладені рослинні залишки підстилки. Кількість і склад гумусу в грунтах динамічні внаслідок постійного надходження в них органічних залишків і безперервності процесів їхнього розкладання і гуміфікації.

До складу гумусу входять 3 групи органічних сполук:

1. речовини органічних залишків

2. проміжні продукти їх трансформації;

3) гумусові речовини.

Гумусові речовини являють собою систему високомолекулярних азотовмісних органічних сполук циклічної будівлі і кислотної природи, яка зумовлює їх взаємодію з мінеральною частиною грунту і можливість міцного закріплення в ній.

Характерна особливість системи гумусових речовин - її гетерогенність, т. Е. Наявність в ній різних за стадії гуміфікації компонентів. Наслідком гетерогенності є варіювання ряду властивостей і можливість розчленування системи на ряд фракцій з відносно однорідним типом будови, але різняться між собою за хімічним складом, розміром частинок, ступеня рухливості і ролі в грунтоутворенні.

Прийнято розрізняти дві основні групи гумусових кислот: групу Темна гумінових кислот, що накопичуються на місці свого утворення,

і групу фульвокислот, забарвлену в жовтий або бурий колір, більш рухливу і відносно легко пересувається за профілем грунту.

Ряд дослідників виділяють ще Гуміни - комплекс гумінових кислот і фульвокислот, дуже міцно пов'язаний з мінеральною частиною грунту і не виділяється з неї при звичайних способах екстрагування гумусових кислот.

Гумінові кислоти -високомолекулярние азотсодержащие органічні кислоти циклічного будови. Вони добре розчиняються в слабких розчинах ЕДК-их і вуглекислих лугів, пірофосфату натрію, щавлевокислого натрію, фтористого натрію і аміаку з утворенням розчинних солей, які називаються гуматами.

Залежно від концентрації і типу грунту розчини гуматов мають вишнево-коричневого або чорного забарвлення.

Гумінові кислоти розчиняються також в деяких органічних розчинниках - диметилформамиде, натрієвої солі етилендіамін-тетраоцтової кислоти, піридині, диметилсульфоксиде, утворюючи ряд розчинних похідних.

З розчинів гумінові кислоти легко осідають воднем мінеральних кислот, а з катіонами дво- і тривалентних металів утворюють нерозчинні у воді солі. Препарати гумінових кислот, виділені з грунту, пофарбовані в коричневий або чорний колір. Гумінові кислоти дуже слабо розчиняються у воді і не розчиняються в мінеральних кислотах.

Гумінові кислоти складаються з вуглецю, водню, кисню та азоту. Їх елементний склад коливається в деяких відносно вузьких межах:

З від 52 до 62%, Н від 2,8 до 5,8, Про від 31 до 39, N від 1,7 до 5%.

Зміст цих елементів в гумінових кислотах залежить від типу грунту, хімічного складу розкладаються залишків, умов гуміфікації. Найбільш обуглерожени гумінові кислоти чорноземів. Сільськогосподарське використання грунту під ріллю мало змінює елементний склад цих кислот.

Дані спектрографічних, хімічних, хроматографічних і рентгенографічних досліджень свідчать про те, що молекула гумінових кислот має складну будову.

Дуже неоднорідні форми азоту в гумінових кислотах. Вони представлені амінними, амінокислотними та азотовмісними гетероциклическими угрупованнями.

Характерною особливістю гумінових кислот є їх гетерогенність за величиною молекул і складу. Будь-який препарат гумінових кислот легко розчленовується на ряд фракцій, різних за молекулярною масою і з дещо різним елементним складом. Молекулярна маса молекул гумінових кислот коливається від 4000-6000 до 50 000-100 000 при використанні методу гельфильтрации.

Гумінові кислоти не мають кристалічної структури, але, як показують електронографічні дослідження і рентгеноструктурний аналіз, їх молекула характеризується впорядкованим сітчастим будовою.

Основна маса гумінових кислот в будь-якому грунті з рН більше 5 знаходиться у вигляді нерозчинних у воді органо-мінеральних похідних, а в грунтах з кислою реакцією (рН менше 5) - у формі дегідратованих гелів і частково розчиняється при дії лужних розчинів, утворюючи молекулярні і колоїдні розчини.

Фульвокислоти - високомолекулярні азотовмісні органічні кислоти. Вони розчиняються у воді, кислотах, слабких розчинах їдких і вуглекислих лугів, пірофосфату натрію і водному розчині аміаку з утворенням розчинних солей - фульватов. Розчиняються вони також у багатьох органічних розчинниках. Виділені з ґрунту препарати фульвокислот забарвлені в світло-бурий колір, а розчини їх в залежності від концентрації мають забарвлення від солом'яно-жовтого до помаранчевої. Фульвокислоти складаються з вуглецю, водню, кисню та азоту, але менше, ніж гумінові кислоти, містять вуглецю і більше кисню.

Коливання елементного складу в них такі: З від 40 до 52%, Н від 4 до 6, Про від 42 до 52, N від 2 до 6%.

Фульвокислоти завдяки сильнокислой реакції і хорошою розчинності в воді енергійно руйнують мінеральну частину ґрунту.

Форми гумусових речовин в грунті

У будь-якому ґрунті гумусові речовини представлені гуміновими кислотами і фульвокислот і їх солями (гуматами, фульвати, алюмо- і железогумусовимі солями).

Всі ці сполуки можуть мати різну міцність зв'язку з мінеральною частиною грунту.

Розрізняють груповий і фракційний склад гумусу.

Під груповим складом розуміють сумарну кількість гумінових кислот, фульвокислот та негідролізуемого залишку гумусу.

Найбільш істотним показником групового складу гумусу є ставлення гумінових кислот, до фульвокислот, яке в різних грунтах коливається від 0,4-0,6 до 1-3.

Стосовно гумінових кислот до фульвокислот розрізняють

фульватно (<0,6),

гуматно-фульватно (0,6-0,8),

фульватно-гуматний (0,8-1,2)

і гуматний (> 1,2)

типи гумусових речовин. Найбільш сприятливі фульватно-гуматний і гуматний типи гумусових речовин, так як в таких грунтах міститься найменша кількість вільних фульвокислот (фракція 1а).

Фракційним складом називають кількість окремих фракцій гумінових кислот і фульвокислот різного ступеня міцності зв'язку з мінеральною частиною грунту.

Гумінові кислоти: фракція 1-яку видобувають при безпосередній обробці грунту 0,1 н. NaOH, слабо пов'язана з мінеральною частиною грунту;

фракція 2 + 3 - добуваються при багаторазовій попеременной обробці грунту 0,1 н. NaOH після декальцірованія 0,1 н. H2SO4, міцно пов'язані з мінеральною частиною грунту.

Фульвокислоти: фракція 1а - яку видобувають при декальцірованіі грунту 0,1 н. H2SO4;

1-яку видобувають спільно з фракцією 1 гумінових кислот; 2 + 3 - видобувні спільно з фракціями 2 + 3 гумінових кислот

Г. к. / Ф. к. -відношення суми гумінових кислот до суми фульвокислот.

1-я фракція найменш міцно пов'язана з мінеральною частиною грунту, 2-а і 3-я більш міцно пов'язані з нею. Деяка, найбільш міцно пов'язана частина гумусових речовин не виділяється з грунту при використанні найбільш поширених методів аналізу (метод І. В. Тюріна, метод В. В. Пономарьової) і називається негідролізуемого залишком. До складу його входять також не цілком гуміфіцірованние рослинні залишки.

Таким чином, слід виділяти три форми гумусових речовин у грунті:

1) вільні гумусові кислоти (гумінові та фульвокислоти),

2) іонні солі гумусових кислот (гумати і фульвати сильних підстав),

3) комплексно-іонні солі гумусових кислот (алюмо- і железогумусовие солі).

У будь-якому ґрунті ці форми гумусових речовин можуть бути вільними або більш-менш міцно пов'язаними з високодисперсними мінеральними частинками, формуючи органо-мінеральні колоїди.

Значення гумусу в грунтоутворенні і підтримці родючості грунтів

Гумус є універсальною системою, яка визначає і регулює практично всі фактори, що впливають на формування грунтового профілю і зростання родючості,

1. Взаємодіючи з мінеральною частиною грунту, гумусові речовини і їх похідні беруть участь в трансформації мінералів.

Руйнування їх фульвокислот супроводжується міграцією розчинних продуктів, що призводить до утворення елювіальний і іллювіальних горизонтів. При переважанні гумінових кислот в грунтах формується добре виражений гумусовий горизонт, що володіє високим рівнем родючості. Одночасно в межах кожного конкретного горизонту формуються такі властивості, як структура, вологоємкість, ємність поглинання, буферна здатність і ін.

2. Гумус - основне джерело енергії в найрізноманітніших грунтових процесах. У гумусовой оболонці землі його накопичується 5,33 - 1019 кДж, а в цілому в біомасі землі - 6,15 х х 1019 кДж (В. а. Ковда).

3. Гумус є акумулятором азоту, в ньому міститься 80-95% грунтового азоту. Цей азот має особливе значення у вирішенні екологічних та економічних завдань.

4. Гумус - джерело СО2, який виділяється при його розкладанні і збагачує приземний шар повітря, що підвищує продуктивність фотосинтезу. Є джерелом елементів живлення рослин, Р, К, Са, Mg, S, мікроелементів, які накопичуються в складі гумусу в результаті взаємодії гумусових кислот з мінеральною частиною грунту і звільняються при його мінералізації.

Акумуляція похованих форм гумусу (торфу, вугілля) призводить до концентрації Сі, Ni, Co, Мо і інших елементів.

5. Високогумусовие грунту характеризуються високою біологічною активністю і оптимальним, екологічно збалансованим складом мікробних асоціацій.

6. Гумус - фізіологічно активна речовина. Продукти гуміфікації грають велику роль в регулюванні складу природних вод, ґрунтового розчину, атмосфери, є регуляторами і стимуляторами росту і розвитку рослин.

7. Гумус виконує санітарно-захисні функції. Завдяки високій біологічній активності він руйнує залишки пестицидів, інших токсикантів і забруднювачів, знімає негативний вплив надмірних доз мінеральних добрив.

Роль гумусу зростає з посиленням інтенсифікації землеробства. При інтенсивних технологіях вирощування сільськогосподарських культур дегуміфікація посилюється, що вимагає чітких уявлень про баланс гумусу в кожному конкретному випадку. Ці завдання можна вирішити лише при постійному поповненні запасів органічної речовини і створенні умов, що сприяють його гуміфікації.

Накопиченню гумусу в грунтах сприяють рослинні залишки і органічні добрива.

Кількість рослинних залишків залежить від структури посівних площ, включення проміжних і пожнивних культур, пайової участі багаторічних трав.

За даними БелНІІПА і БГСХА, в умовах Білорусі можна розраховувати на щорічне надходження в грунт 2,5 т сухої органічної речовини у вигляді рослинних залишків, що забезпечує щорічне утворення 0,5-0,6 т / га гумусу, але цього недостатньо для заповнення втрат від щорічної мінералізації гумусу в межах 1-1,2 т / га.

На цьому тлі для підтримки бездефіцитного балансу гумусу при оптимальному його утриманні потреба в органічних добривах характеризується наступними величинами.

ґрунти Вміст гумусу, % Норми органічних добрив, т / га  
 
 Дерново-підзолисті:  
 суглинні  2,5-3,0  10-12  
 супіщані  2,0-2,5  13-15  
 піщані  1,8-2,0  16-18  
 Дерново-карбонатні  3,0-3,5  9-10  
 заплавні дернові  3,5-4,0  7-8  

Значну роль в регулюванні гумусового балансу грають мінеральні добрива, вапнування, меліорація, система обробітку грунту. Кожен з цих складових збільшує врожайність, а значить, і кількість рослинних залишків, створює хороші умови для накопичення органічних речовин в грунті.

Для здійснення контролю за гумусовим станом грунтів необхідно створити систему гумусового моніторингу, яка повинна здійснювати стеження за зміною вмісту гумусу, в першу чергу в орних грунтах. На цій основі має розроблятися той чи інший комплекс заходів з метою регулювання балансу гумусу для різних грунтів.

2.3. Гумусовий стан грунтів

Гумусовий стан грунтів - сукупність морфологічних ознак, загальних запасів, властивостей органічної речовини і процесів його створення, трансформації та міграції в грунтовому профілі. Найважливішими показниками його є зміст, запаси, тип гумусу, обогащенность азотом, кальцієм і рівень варіювання цих показників.

В результаті вміст гумусу в грунтах змінюється в широких межах і за загальним змістом органічної речовини (%) все грунту умовно поділяються на:

безгумусовие - <1;

дуже нізкогумусовие - 1-2;

нізкогумусовие - 2-4;

среднегумусовие - 4-6;

високогумусовие - 6-10;

дуже високогумусовие огрядні - 10-15;

перегнійним - 15-30;

торф'яні - 30.

У розряд безгумусових потрапляють підзолисті і бурі степові пустельні грунту, високогумусових і среднегумусовие - чорноземи і огрядних - дернові та чорноземи.

Дерново-підзолисті ґрунти Білорусі нізкогумусовие і дуже рідко среднегумусовие.

Для орних глинистих і суглинних грунтів оптимальним є зміст 2,5-3,0%, супіщаних - 2,0-2,5, піщаних - 1,8-2,2; мінеральних грунтів сінокосів і пасовищ - 3,5-4,0% гумусу.

ДО 1995 р середньозважене вміст гумусу в орних грунтах республіки досягло 2,28%, однак при цьому було близько 20% ґрунтів із вмістом гумусу <1,5% (дані БелНІІПА).


Короткий конспект лекції 1

Морфологічні ознаки ґрунтів

Морфологічні ознаки грунту - система показників, що дозволяє відрізняти морфологічні елементи один від іншого.

До зовнішніх морфологічних ознак належать:

будову,

потужність профілю і окремих горизонтів,

забарвлення,

гранулометричний склад,

структура,

складання,

новоутворення,

включення.

будова ґрунту

Будь-яка грунт являє собою систему послідовно змінюють один одного по вертикалі генетичних горизонтів - Шарів, на які диференціюється вихідна материнська гірська порода в процесі грунтоутворення.

Ця вертикальна послідовність горизонтів отримала назву грунтового профілю.



Почвообразующие породи як фактор ґрунтоутворення | АТ-лісова підстилка
© um.co.ua - учбові матеріали та реферати