Хімічний склад почв.макроелементи в грунтах

Хімічний склад грунтів

Склад елементів в ґрунтовому покрові, їх розподіл і асоціації визначаються комплексом чинників грунтоутворення. Перш за все, це почвеннобіологіческій круговорот речовин в результаті життєдіяльності живих організмів і розкладання їх залишків. Виборче поглинання речовин змінює грунту в порівнянні з материнською породою, визначає глобальну геохімічну роботу рослин. Найголовнішою особливістю хімічного складу грунтів є значний вміст в ній органічного вуглецю і азоту, за рідкісним винятком відсутніх в породі. Завдяки концентрування растеnot-нями і мікроорганізмами в грунті накопичуються або затримуються при промивної водному режимі і інші біофільние елементи - фосфор, сірка, каnot-лий, кальцій, магній та інші. Вибірковість рослин в поглинанні елеnot-ментів характеризує коефіцієнт біологічного поглинання Ах, що розраховується як відношення вмісту елемента X в золі рослин до його змісту в літосфері (Кларку). Якщо значення коеффіnot-ціент не перевищує 0,7, то елемент практично не накопичується в растеніі- при значеннях, що лежать в межах 0,71,3, рослина практично не впливає на розподіл елемента в грунті. У тих випадках, коли коефіцієнт Ах превиnot-шает одиницю, має місце вибірковість рослини до цього елементу, в результаті чого можливо його накопичення в грунті завдяки надходженню осаду [Карпачевскій, 1993]. Значення коеффіціnot-тів поглинання деяких елементів: бор 33 і 40 (до грунту і літосфері), магній - 3,6 і 11,0, алюміній - 0,2, кремній - 0,5, фосфор - 7,4 і 88, калій - 1,2 і 2,5, кальцій - 1,0 і 2,2, залізо - 0,2 і 0,3, сірка 100 і 60, кадмій - 0,08 і 0,02.

На накопичення елементів в ґрунтах впливає склад почвеннопоглощающего комплексу, характер виносу розчинених сполук, склад органічної речовини. У порівнянні з осадовими породами, грунти характеризуються зниженим вмістом натрію, кальцію, магнію, хлору, стронцію, які виносяться в процесі вивітрювання і грунтоутворення.

Макроелементи в грунтах

До основних елементів, що визначають хімічний склад і стан грунту, є азот, фосфор і калій.

Рослини і тварини можуть поглинати тільки зв`язаний азот у формі мінеральних сполук - азотнокислих і аміачних солей. У незначній мірі вони можуть засвоювати розчинні у воді аміди і найпростіші амінокислоти.

Функцію перекладу вільного азоту в пов`язаний виконують бактерії. Відомі аммоніфіцірующіе, нитрифицирующие, денітрифікуючі, азотфіксуючі і інші бактерії. Аммоніфіцірующіе бактерії здатні розкладати складні органічні сполуки з утворенням аміаку.

наприклад:

CH2NH2COOH + O2 = HCOOH + CO2 + NH3

гліцин мурашина кислота аміак

CH2NH2COOH + Н2Про = CH3OH + CO2 + NH3

гліцин метиловий спирт

Окислення аміаку до нітратів називається нітрифікація. Нітрифікація може йти по наступному рівнянню:

Відео: Яке добриво краще: мінеральне або органічне

2NH3 + 3O2 = 2HNO2 + H2O (перша фаза)

2HNO2 + O2 = 2HNO3 (друга фаза)

Відео: Родюча земля - характеристики родючості грунту, аналіз ґрунтових зразків

На швидкість окислення аміаку до нітратів впливає також обробка грунту, її вапнування і добриво.

Деякі бактерії в анаеробних умовах викликають процес денітрифікації - відновлення нітратного азоту до газоподібного азоту. Для цих бактерій окислення є джерелом енергії. Денітрифікація пов`язана з втратою азоту, що є вкрай небажаним для грунтів, які у сільськогосподарському виробництві.

Відновлення нітратів до нітритів відбувається за участю ферменту нітратредуктази, а подальше відновлення нітритів - нітритредуктази за такою формулою:

С6Н12О6 + 4NO3 = 6CO2 + 6Н2O + 2NO2

Відео: Картопля на біогумус. "старатель"

У грунті відбувається також процес вимивання нітратів з грунту опадами і дренажними водами. Це пов`язано з тим, що нітрати знаходяться переважно в грунтовому розчині. Він має високу рухливість і легко пересувається в грунті. Нітратний азот (NO3) не утворює в грунті какихлибо малорозчинних солей і не поглинається негативно зарядженими ґрунтовими колоїдами.

Зміст і форми азоту в грунтах дуже впливають на ріст і розвиток рослин. При нестачі азоту їх зростання погіршується. При нормальному азотному харчуванні рослин підвищується синтез білкових речовин, посилюється життєдіяльність організмів, прискорюється зростання і затримується старіння листя. Надлишок азоту затримує дозрівання рослин, сприяють утворенню великої вегетаційної маси, зменшує кількість зерна, бульб, коренеплодів.

Азот - один з основних елементів, необхідних для живлення рослин. Він входить в прості і складні білки, які є головною складовою частиною протоплазми рослинної клітини, до складу нуклеїнових кислот, міститься в хлорофілі, фосфатиди, алкалоїди, вітаміни, ферменти та інших органічних речовинах клітин.

Фосфор (Р). Фосфор належить до поширених елементів в земній корі 8 102 вагових відсотка. Основна маса фосфору знаходиться в природних фосфатах (170 видів), а також в породах з фосфорвмісними мінералами (амблигонит, вивианит, монацит, Піроморфіт і т.д.).

Мінеральні форми фосфору в ґрунтах переважають над органічними. Мінеральні сполуки представлені важко розчинними фосфатами - солями кальцію, заліза і алюмінію. При цьому в нейтральних і лужних грунтах переважають фосфати кальцію, в кислих - фосфати полуторних окислів. Більш високу розчинність характеризуються кальцієві солі фосфорної кислоти. Велика частина мінерального фосфору недоступна рослинам, тому потреба рослин в ньому задовольняється в повному обсязі. Багато хто знає що, відпочинок в Удмуртії є відмінним місцем для відпочинку всією сім`єю, також відпочинок в Удмуртії славиться своїми санаторіями і гірськолижними курортами, на яких можна добре провести час.

Вхідні в грунти глинисті мінерали адсорбируют фосфатіони найсильніше в кислому середовищі. Так як глинисті мінерали здатні поглинати і обмінювати аніони фосфорної кислоти в значній кількості, то і сама грунт повинен володіти цією властивістю. Фосфор органічних сполук становить в орному шарі чорнозему і дерновопідзолистих грунтів близько половини всього міститься в грунті фосфору. В органічній формі фосфор знаходиться в основному в гумусі. У невеликих кількостях зустрічаються фосфати, сахарофосфати і інші органічні сполуки.

В живих організмах фосфор входить до складу кислот і органічних сполук, бере участь у вуглеводному, жировому, азотному обміні рослин, входить до складу скелета хребетних, грає роль в нервовій та інших тканинах.

Калій (К). Калій належить до одного з найбільш поширених в земній корі елементів. Середній вміст в земній корі - 2,14%. У грунтах вміст калію становить 1,36 вагового%. Вміст калію в грунтах вище, ніж фосфору й азоту, разом узятих. Калієм багаті грунту, які утворюються на кислих і осадових породах. Більше калію в важких грунтах, так як він входить до складу мінералів, що утворюють переважно глинисті частинки. У глинистих і суглинних грунтах загальна кількість К2О досягає 23%, в піщаних, супіщаних і торф`яних ґрунтах значно менше. У грунті калій знаходиться в різних за доступністю рослинам з`єднаннях, які можна розбити на п`ять груп:

1. Калій, що знаходиться в алюмосилікатах (ортоклаз (польове шпате) - K2Al2Si6O16, біоти - (H, K) 2 (Mg, Fe) 2 (Al, Fe) 2 (SiO4) 3, глауконіт - (K2O•4R2O3•10SiO2•nH2O), мусковіт - H2KAl3Si3O12, і т. д.).

Отроклаз займає чільне місце в складі грунту, однак калій, що входить до його складу, рослинами не засвоюється. У Мусковіт, біоти і нефелінів калій доступніший рослинам. Вступаючи в реакцію обмінного поглинання з солями ґрунтового розчину, а також з кислотами, які виділяються корінням рослин, частина калію переходить в розчинний стан.

2. Калій, адсорбціонносвязанний на поверхні ґрунтових колоїдів. Його вміст коливається від 0,09 до 1,5 смола / кг ґрунту. Від валового вмісту калію в грунті ця форма становить лише 0,83%. Проте обмінний калій відіграє важливу роль в харчуванні рослин, що обумовлено порівняно легким переходом деякої частини адсорбованого калію в розчин при обміні на інші катіони. З розчину До поглинається діяльної поверхнею кореневих волосків в обмін на Н.

3. Водорозчинний калій. Становить 1/5 - 1/10 кількості обмінного калію. Поява водорозчинного калію в грунті є наслідком ряду процесів: 1) гідролізу калійних мінералів-2) руйнування мінералів кореневими виділеннями рослин-3) дію на мінерали азотної кислоти та інших кислих продуктів життєдіяльності організмів- 4) витіснення обмінного калію солями, що потрапляють в грунт з добривами і продуктами кореневих виділень рослин.

4. Калій, що входить до складу плазми мікроорганізмів. Цей калій стає доступним для рослин тільки після відмирання мікроорганізмів. Загальний вміст калію в окремих фракціях грунтів зростає зі збільшенням дисперсності частинок. Найбільш доступним є калій мулистій фракції, в якій він міститься переважно в обмінному стані.

З найбільш поширених в грунті груп глинистих мінералів, монтморіллонітових і гідрослюдная групи помітно фіксують калій, так як їм властива внутрікристалічної адсорбція катіонів, а каолінітової не володіє подібним властивістю.

Кількість закріплюється калію неоднаково для різних грунтів: чорноземи мають більшу здатність до Необмінна поглинання калію, ніж дерновоподзолістиє грунту.

Залізо (Fe). Оксиди і гідроксиди заліза визначають колір багатьох грунтів. У грунтах залізо присутній у вигляді оксидів і гідроксидів, які перебувають у вигляді різних кристалічних, ськритокрісталлічеських або аморфних мінералів, в хелатній формі - в грунтах, багатих органічною речовиною. Перетворенню сполук заліза сприяє органічна речовина, а також мікроорганізми.

Грунти з дефіцитом заліза для сільськогосподарських рослин поширені досить широко (карбонатні, лужні, марганцевожелезістие різновиди грунтів). Однак навіть на бідних залізом грунтах його абсолютного дефіциту для рослин не відзначається. Спостерігається брак тільки легкорозчинних форм.

Марганець (Mn). Марганець є одним з найбільш поширених елементів в літосфері.

Складне хімічне поведінку елемента призводить до утворення великої кількості його оксидів і гідроксидів, які осідають на ґрунтових частках, а також конкрецій різного діаметру, які здатні концентрувати залізо та інші мікроелементи ґрунту.

Оксиди Mn є найбільш аморфними сполуками, однак в деяких грунтах ідентифіковані їх кристалічні різновиди. З`єднання марганцю здатні швидко окислюватися і відновлюватися при зміні умов ґрунтового середовища. При цьому окислювальні умови знижують доступність марганцю для біоти, відновлювальні - збільшують, іноді до токсичних значень. Відновлення оксидів марганцю впливає на катіонний обмін грунтів двояко: припиняється обмін на поверхні оксидів і знову утворюється іон Mn2 + вступає в конкуренцію з іншими катіонами. Великий вплив на процеси окислення - відновлення з`єднань марганцю і освіту марганцевих конкрецій надає мікробіологічна активність грунтів.

Марганець не рахується які забруднюють грунт металом. Однак при надлишкових змістах, що перевищують граничні концентрації, він стає забруднювачем і може надавати токсичну дію на рослини.

Відео: БІОЛОГІЯ 6 клас

Алюміній (Al). Алюміній є одним з головних елементів земної кори. Його кларк в літосфері складає 8,80. Число мінералів, що містять алюміній, обчислюється сотнями.

За абсолютним вмісту в ґрунті кальцій і магній входять до другої групи елементів, зміст яких змінюється в грунті від десятих часток до декількох відсотків. Зазвичай їх змісту достатньо для задоволення потреб рослин, і ці елементи, особливо кальцій, не зважають угноювального. Середній вміст кальцію в літосфері - 3,6%, магнію - 2,1%, проте в дерновопідзолистих грунтах їх зміст в 3-9 і 2-7 разів менше. Ці елементи входять до складу дуже великої кількості гірських порід. Велика їх частина знаходиться у вигляді важкорозчинних сполук, але при почвообразовательних процесах вони переходять в більш розчинні форми, які можуть бути спожиті рослинами в процесі росту.

Кальцій і магній зазвичай зустрічаються в грунті і рослинах у вигляді двовалентного катіона. Найбільш доступними для рослин є обменнопоглощенние грунтовими колоїдами іони цих елементів. Так, на дерновопідзолистих грунті вміст обмінного кальцію в орному шарі становить 500-1000 мг / кг ґрунту, або 20-30% від валового (0,530,32% від ваги ґрунту), магнію - 100-300 мг / кг ґрунту, або 5 10% від валового (0,480,30%).

При окультурення дерновопідзолистих грунтів частка рухомих форм Са і Мg від валових зазвичай зростає. Оптимальне співвідношення рухомих магнію і кальцію - 0,4-0,8, тому систематичне внесення вапна тільки в формі СаСО3 може нанести і шкода. Можливий і відносний надлишок обмінного магнію. За різними даними шкідливий поріг - більше 40% обмінного магнію або водню від ЕКО, або коли кількість обмінного магнію порівнюється з кількістю кальцію. Недолік магнію зазвичай буває при еквівалентному співвідношенні Са / Мg менше 6.

Обмінний кальцій знаходиться в рівновазі з кальцієм, які у ґрунтовому розчині, хоча останнього зазвичай буває в 20100 разів менше. Зазвичай в некислих грунтах кальцій займає 75-85% загальної ємності катіонного обміну, що визначається кращою адсорбцией іона кальцію в порівнянні з іншими іонами завдяки порівняльному малому його гідратованих радіусу щодо до його подвійному позитивного заряду. Обмінний кальцій утримується грунтом сильніше, ніж магній (в 2-4 разів) або калій (в 4-6 разів), і в силу незначної потреби рослин в кальції його можна вважати мікроелементом.

Магній в хімічному відношенні подібний з кальційіоном, але поведінка його істотно відрізняється. У негідратірованном вигляді іон магнію досить малий, щоб входити в кристалічну решітку ряду мінералів, тоді як для кальцію потрібні великі простори. Магній мінерали сильно вивітрюються, що веде до виснаження їх запасів в грунтах. Магній доступний рослинам не тільки з глинистих фракцій, а й з пилуватих фракцій, навіть межслоевой магній може використовуватися рослинами. Зазвичай 12-18% обмінних позицій в грунті зайнято магнієм, і його досить для нормального живлення рослин, але для легких дерновопідзолистих грунтів іноді відзначається можливість його нестачі. Надлишок магнію спостерігається, коли їм зайнято 40% і більше.

У дерновопідзолистих грунтах Білорусі валовий вміст кальцію в орному шарі становить 0,4-1,0%, магнію - 0,3-0,8%, що істотно менше їх кларков. Як ніякі інші катіони в умовах гумідного клімату, іони цих елементів вимиваються і несуться через мережу гідрографії. У природних грунтах за тисячоліття процес збіднення двовалентними катіонами досяг великого розмаху, наслідком чого є підвищена генетична кислотність майже всіх грунтів гумідних зони і Білорусі, зокрема.

Кальцій і магній є важливими елементами і як складові частини культурних рослин. Поглинання обмінних підстав корінням рослин є основним джерелом живлення рослин кальцієм і магнієм, а також основним джерелом підкислення внаслідок обміну на водень, що виділяється корінням, оскільки кальцій і магній поглинаються рослинами майже виключно в обмінній формі.

Кальцій - структурний елемент клітинних оболонок, і тому він життєво необхідний для утворення нових клітин. Цей елемент настільки міцно пов`язаний зі старими клітинами, що при дефіциті не може бути видалений з них для утворення нових клітин. Основна його роль - в підтримці в рослинах балансу поживних речовин, для цілісності плазмалемми, причому Са поглинають тільки молоді частини рослин, він не реутілізіруется. Недолік кальцію стримує зростання всіх частин рослини, що може привести і до посилення недостатності інших елементів изза слабо розвиненою кореневої системи.

Рослинам життєво необхідний магній для утворення хлорофілу, де він фактично є єдиним металом і в цьому сенсі унікальний. Багато магнію в насінні рослин. Магній часто обганяє кальцій за змістом в рослинах, він легко переноситься з однієї частини рослини в іншу, і освітлення зеленого забарвлення листя, особливо нижніх, може бути свідченням нестачі магнію. Магній становить 2,7% молекули хлорофілу і є носієм фосфатів. Магній збільшує синтез білка і вміст крохмалю в картоплі.

Магній активізує фізіологічні процеси в рослинах, підвищує стійкість до посухи, збільшує вміст білкового азоту. Гарне забезпечення магнієм прискорює утворення вуглеводів, підсилює відновні процеси - посилюється накопичення ефірних масел, жирів і інших відновлених з`єднань.

Увага, тільки СЬОГОДНІ!