Почвоведение с основами агрохимии

Размещено на http://www.allbest.ru/

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Институт заочного образования и повышения квалификации

Контрольная работа «Почвоведение с основами агрохимии»

Вариант 19

Выполнила студентка группы 2 курса

Деревягина Елена Владимировна

Новосибирск 2011

СОДЕРЖАНИЕ

Задание 2.Источники образования почвенного гумуса. Содержание гумуса в различных типах почв

Задание 12. Строение, состав и свойства глинистых минералов.

Задание 17. Опишите виды поглотительной способности почв по К.К. Гедройцу

Задание 57. Калийные удобрения, их ассортимент, способы получения

Список использованной литературы и ресурсов

Задание 2. Источники образования почвенного гумуса. Содержание гумуса в различных типах почв

Почва представляет собой сложное природное тело и состоит из твердой, жидкой и газообразной фаз: твердая фаза включает органические и минеральные части. Минеральная часть преобладает и составляет 90-95% массы почвы. Лишь в торфяных почвах меньше 15-20 %. Жидкая фаза представлена в почве водой и растворенными органическими и минеральными веществами и газами. Газообразная фаза представлена почвенным воздухом.

Органическая часть почвы состоит из органических остатков, не потерявших анатомического строения и гумуса.

Источником образования гумуса в почве служат органические остатки растительного, животного и микробного происхождения. Количество их различно, например, количество опада в лесу зависит от типа леса, возраста, густоты и состава древостоя и колеблется от 3 до 7 т/га сухого вещества. Образование гумуса - очень сложный процесс биологических и биохимических превращений остатков растительного (а также животного) происхождения в почве, главным образом в третьем, заключительном слое листового и травяного опада - гумусовом горизонте. Очень важна роль кольчатых червей в образовании гумуса. Именно кольчатые черви (и другие почвенные животные) поедают «откормленных» на органическом веществе опада аэробных микробов-сапрофитов, заглатывая их вместе с почвой в огромном количестве. За сутки кольчатые черви способны пропустить через свою пищеварительную трубку объем почвы, почти равный их весу - настолько они прожорливы (а в этом объеме почвы микробов - миллиарды). Именно в пищеварительной трубке червей происходит переваривание белковых тел микробов, потому что черви способны вырабатывать пищеварительные ферменты, расщепляющие белок микробных клеток (который как мы уже знаем, является белком животного, а не растительного происхождения, а это существенная разница). Кстати, на этом же принципе основано так называемое «рубцовое» пищеварение жвачных животных - на «разведении» микробов непосредственно в желудке, в особых камерах на растительном детрите с последующим их перевариванием. И за счет этого жвачные животные получают 70% белка своего рациона - белка животного происхождения, входящего в состав микробных клеток. Хотя считается, что жвачные животные - это травоядные и питаются исключительно растительной пищей, но это не вся правда. Это иллюзия - на самом деле они получают такой же полноценный белок животного происхождения, как и люди, употребляющие в своем рационе мясо, молочные продукты и рыбу.

Значительно большую биомассу создает травянистая степная растительность черноземных степей, чем суходольных лугов нашей таежно-лесной зоны.

В условиях сельхозпроизводства - важный источник образования гумуса - вносимые в почву органические удобрения и остающиеся в ней корни и пожнивные остатки. Их количество зависит от вида культуры, её урожайности, механического состава почвы и других факторов.

Химический состав органических остатков сложный: основная часть составляет вода, меньшую - сухое вещество, которое представлено тремя группами соединений:

? Безазотистые соединений - углеводы, воски, смолы и др.;

? Азотистые соединения - белки;

? Зольные элементы (Ca, Mg, K, и др.).

Гумус образуется под воздействием ферментов, выделяемых микроорганизмами O2, воздуха и воды. Процесс его образования включает 2 стадии:

? Разложение органических остатков.

? Синтез гумусовых веществ из промежуточных продуктов превращения органических остатков.

Состав гумуса, свойства гумусовых веществ. Гумус - сложный комплекс азотсодержащих органических веществ, все составные части которого находятся в тесном взаимодействии друг с другом и с минеральной частью почвы.

В состав гумуса входят три группы соединения:

1. Гумусовые вещества, составляют 85-90% массы гумуса. Их состав и свойства определяют свойства гумуса.

2. Вещества исходных органических остатков - белки, углеводы и т.д.

3. Промежуточные продукты превращения органических остатков - аминокислоты, моносахариды и др.

На долю 2-ой и 3-ей частей приходится 10-15% массы гумуса. Гумусовые вещества - это азотсодержащие специфические соединения, состоящие из гуминовых и фульвокислот.

Гуминовые кислоты - соединения, содержащие азот и взаимодействуют с минеральной частью почвы. Имеют бурый цвет или черный цвет, растворяется в щелочах плохо в воде, и нет в кислотах. При взаимодействии с минеральной частью образуют гуматы.

Гуматы 3х и 2х валентных катионов Ca, Mg, Fe, и Al не растворяются в воде и образуют коллоидные осадки - гели. Гуматы 1 валентных катионов K, Na, NH4 - растворяются в воде и находятся в форме коллоидного раствора Золя. Гуматы Ca, Mg, Fe и Al закрепляются в почве и способствуют накоплению гумуса. Гуматы K, Na и NH4 вымываются осадками вниз по профилю, т.к. они подвижны.

Фульвокислоты хорошо растворимы в воде, кислотах и щелочах. Раствор имеет цвет от соломинистого до бурого. При взаимодействии с минеральной частью почвы образуют фульваты. Фульваты имеют кислую реакцию, вызывают оподзоливание горизонта. Гуминовые кислоты способны накапливаться в почве и создавать ее плодородия, фульвокислоты способны активно разрушать минеральную часть почвы. Роль гумуса в почвообразовании и плодородии почв различна в зависимости от соотношения ГК и ФК.

Различают следующие типы гумусовых веществ. Фульватный - ГК/ФК меньше 0,6; гуматы - фульваты. ГК/ФК = 0,8 - 1,2; гуматный ГК/ФК больше 1.2.

Наиболее благоприятные гуматные и фульватно-гуматные типы гумуса. Значение гумуса в почвообразовании и плодородии почв играет большую роль, т.к. количество его и качественный состав - важная показательная агрономическая оценка почв.

Гумус и его производные формирует гумусово-аккумулятивный горизонт. Гумус обладает большой обменной поглотительной способностью, поэтому он поглощает из почвенного раствора и удерживает от вымывания в нижней части профиля необходимую для питания растений группу катионов. Гумус склеивает и цементирует механические элементы почвы, участвует в формировании водопрочной структуры.

Почвенные коллоиды - минеральные, органические и органоминеральные частицы, имеющие размер меньше 0,0001 мм и обладают определенными свойствами.

Образуются двумя путями:

? Диспергация (раздробление большой крупной частицы).

? Конденсация (укрупнение молекул).

Количество их в разных почвах неодинаково и зависит от гранулометрического состава почвы и содержания в них гумуса.

Чем тяжелее почва и больше гумус, тем больше коллоидов и наоборот. Например: тяжелосуглинистые и глинистые хорошо гумусирующие почвы содержат 20-30% коллоидов и больше, а песчаные и супесчаные мало гумусированные всего 1-3%.

На содержание коллоидов большое влияние оказывает характер почвообразовательного процесса: подзолообразование приводит к разрушению коллоидов в верхней части профиля и вымыванию продуктов разрушения вниз по профилю.

При дерновом процессе в верхней части образуются и накапливаются органические и органоминеральные коллоиды. Коллоидные части имеют следующее строение. Внутренняя часть состоит из ядра, представляет собой массу недиссоциированных молекул. К ядру примыкает потенциалопределяющий слой, состоящий из ионов. Ядро + потенциалопределяющий слой образует гранулу. За этим слоем расположен слой компенсирующих ионов. Часть ионов слоя компенсирующих ионов неподвижна и образует неподвижный слой компенсирующих ионов.

Другая часть ионов слоя компенсирующих ионов отходит от внутреннего слоя на определенное расстояние, образуя диффузный слой.

По отношению к воде коллоиды делятся на гидрофильные, которые поглощают воду и гидрофобные которые не способны поглощать молекулы воды.

Коллоиды могут находиться в двух состояниях - Золя (коллоидного раствора) и геля (коллоидного осадка). Существует три группы коллоидов:

1. Органические. Представлены в почве гумусовыми кислотами и гуматами (фульватами и их солями). Это гидрофильные коллоиды - пептизируются под действием щелочных растворов и коагулируются под влиянием 2 и 3 валентных катионов.

2. Минеральные. Глинистые минералы, гидроксиды железа и алюминия. Способны к коагуляции при воздействии двух- и трехвалентных катионов.

3. Органоминеральные. Почвенные коллоиды обладают способностью поглощать из почвенного раствора ионы и молекулы.

Значение коллоидов в плодородии почв очень велико:

1.Обладая большой поглотительной способностью, они поглощают из почвенного раствора и сохраняют от вымывания катионы (элементы питания).

2.Обладают клеящейся способностью, - большая роль в образовании структуры т.к. происходит склеивание механических частиц в агрегаты.

3.Они содержат N, P, S и другие элементы, питание которых переходит в доступную форму.

Агрономическая ценность гумуса в значительной степени определяется соотношением содержащихся в нем гуминовых кислот и фульвокислот. При преимущественном синтезе гуминовых кислот в почвах формируется четко выраженный гумусовый горизонт, обладающий высоким плодородием. Такие почвы характеризуются водопрочной, водоемкой структурой и гидрофильностью, богаты органическими формами азота, фосфора и других элементов питания растений.

При интенсивном образовании фульватного гумуса почвы легко обедняются щелочными катионами и другими элементами, приобретают кислую реакцию среды, обеструктуриваются. Повышение плодородия этих почв связано с длительным окультуриванием и внесением больших доз биогумуса (до 100 т/га).

В гумусе сосредоточено огромное количество энергии. При расчете ее теплотворная способность гумуса для всех типов почв условно принимается равной 4000 калорий на 1 г. Из изученных почв по энергетике гумуса резко выделяется чернозем -- 20000 калорий в призме сечением 1 см2 и мощностью до 300 см. Гумус других типов почв характеризуется значительно меньшими запасами энергии -- 4000...8000 калорий в том же объеме почвы. Если сравнить содержание энергии на 1 га земли, имеющем запас энергии в призме 4000 малых калорий, то общий ее запас сопоставим с 50000 л бензина, а на черноземах -- 250000 л.

Огромные запасы аккумулированной в гумусе энергии играют чрезвычайно важную роль в самых разнообразных почвенных процессах.

Гумус -- основной источник энергии для процессов превращения в почве минеральных соединений, биосинтетических реакций, жизнедеятельности микроорганизмов, роста и формирования растений и т.д. Черноземы, как было отмечено, характеризуются преобладающей аккумуляцией энергии в гумусе (88% суммы энергии в гумусе и растительном веществе), что хорошо согласуется с выдающимся и устойчивым плодородием черноземов.

Плодородие полей и огородов напрямую связано с количеством и качеством гумуса в почвах. Наиболее богаты им черноземы. В знаменитых черноземах Центрального и Северокавказского регионов содержалось 10...14% гумуса, а мощность слоя чернозема -- до 1 м.

Хорошо изучена важная роль гумусовых веществ как физиологически активных соединений для растений. Высокогумусированные почвы отличаются более высоким содержанием физиологически активных веществ. Гумус активизирует биохимические и физиологические процессы, Повышает обмен веществ и общий энергетический уровень процессов в растительном организме, способствует усиленному поступлению в него элементов питания, что сопровождается повышением урожая и улучшением его качества.

В литературе накоплен огромный экспериментальный материал, показывающий тесную зависимость урожая от уровня гумусированности почв. Коэффициент корреляции содержания гумуса в почве и урожая составляет 0,7...0,8 (данные ВНИПТИОУ, 1989). Так, в исследованиях Белорусского научно-исследовательского института почвоведения и агрохимии (БелНИИПА) увеличение количества гумуса в дерново-подзолистых почвах на 1% (в пределах его изменения от 1,5 до 2,5...3%) повышает урожайность зерна озимой ржи и ячменя на 10...15 ц/га. В колхозах и совхозах Владимирской области при содержании гумуса в почве до 1% урожай зерновых в период 1976-1980 гг. не превышал 10 ц/га, при 1,6...2% составлял 15 ц/га, 3,5...4% -- 35 ц/га. В Кировской области прирост гумуса на 1% окупается получением дополнительно 3...6 ц зерна, в Воронежской -- 2 ц, в Краснодарском крае -- 3...4 ц/га.

Еще более существенна роль гумуса в увеличении отдачи при умелом применении химических удобрений, эффективность его при этом увеличивается в 1,5...2 раза. Однако необходимо помнить, что химические удобрения, внесенные в почву, вызывают усиленное разложение гумуса, что приводит к снижению его содержания.

Практика современного сельскохозяйственного производства показывает, что повышение содержания гумуса в почвах является одним из основных показателей их окультурирования. При низком уровне гумусовых запасов внесение одних минеральных удобрений не приводит к стабильному повышению плодородия почв. Более того, применение высоких доз минеральных удобрений на бедных органическим веществом почвах часто сопровождается неблагоприятным действием их на почвенную микро- и макрофлору, накоплением в растениях нитратов и других вредных соединений, а во многих случаях и снижением урожая сельскохозяйственных культур.

Почвы разных природных зон, как и различных уровней окультуренности, различаются по количеству и качеству гумусовых веществ. Наибольшие запасы гумуса характерны для подзоны типичных черноземов (табл.). Здесь природные условия способствовали росту лугово-степной растительности и превращению отмерших остатков в гумус.

Запасы и качественный состав гумуса в верхнем горизонте различных почв

Почвы	Запасы гумуса, т/га, в слое 0...20 см	Содержание гумуса, %	Сгк : Сфк
Подзолистые и дерново-подзолистые	53	2,0...4,0	0,6-0,8
Серые лесные	109	4,0...6,0	1,0
Черноземы типичные	224	7,0-10,0	1,5-2,5
Темно-каштановые	99	3,0-4,0	1,5-1,7
Сероземы	37	1,5-2,5	0,8..1,0

почва гумус глинистый удобрение

Гумус характеризуется не только запасами, но и качественным составом. При наиболее благоприятных условиях гумусонакопления формируется гумус, обогащенный гуминовыми кислотами. Большое накопление гуминовых кислот наблюдается в черноземах и темно-каштановых почвах. К северу и югу от типичных черноземов лугово-степной зоны в почвах уменьшаются запасы гумуса и ухудшается его качественный состав. Низкие запасы гумуса в северных подзолистых и дерново-подзолистых почвах связаны с тем, что в гумусе этих почв преобладают растворимые продукты гумификации (фульвокислоты и их соли -- фульваты), которые вымываются осадками до грунтовых вод. В засушливых условиях юга из-за интенсивных процессов минерализации и малого количества органических остатков формируются сероземы с очень низкими запасами гумуса.

Задание 12. Строение, состав и свойства глинистых минералов

Накопление в почве элементов питания растений связано с поглотительной способностью почв. Академик К. К. Гедройц предложил под поглотительной способностью почвы понимать способность ее поглощать жидкости, газы, солевые растворы и удерживать твердые частички, а также живые микроорганизмы. Поглотительные процессы в почве обусловлены преимущественно тонкодисперсной частью почвы и особенно коллоидами. Содержание коллоидов в почве редко превышает 30 % почвенной массы, но влияние их на свойства почвы и уровень плодородия исключительно велико.

Почва состоит из частиц различного размера. Почвенными коллоидами называют частицы диаметром от 0,2 до 0,001 мкм. Они образуются при диспергировании (раздроблении) крупных частиц или при конденсации вследствие физического или химического соединения молекул.

По происхождению почвенные коллоиды бывают минеральные, органические и органо -минеральные.

Минеральные коллоиды образуются при выветривании горных пород. Это глинистые минералы, коллоидные формы кремнезема и полуторные оксиды.

Глина представляет собой продукт разложения и выветривания полевошпатовых и некоторых других горных пород. В результате многолетних изменений температуры, действия солнечных лучей, мороза, дождей, ветра кристаллические горные породы растрескивались и разрушались. При химическом взаимодействии горных пород с углекислым газом воздуха, водой, породы постепенно превращались в глинистые минералы, карбонаты и кварц.

Образовавшиеся глинистые минералы в зависимости от местных условий либо оставались на месте образования, либо переносились водой, льдом или ветром в другие места. В первом случае глины называют остаточными или первичными (или элювиальными), во втором - осадочными или вторичными. Остаточные (первичные) глины обычно характеризуются непостоянством состава. Их зерновой состав, как правило, изменяется от тонкодисперсных (пылевидных) разновидностей в верхней части залежи до грубодисперсных (зернистых) -- в нижней, еще ниже остаточные глины постепенно переходят в неразложившееся материнские (полевошпатовые) породы.

Осадочные (вторичные) глины обычно более равномерны по составу и свойствам. Различают делювиальные, ледниковые и лёссовидные осадочные глины. Делювиальные глины были перенесены дождевыми или снеговыми водами обычно недалеко от мест их происхождения. Для месторождений этих глин характерны слоистые, напластования, неоднородный состав и засоренность мелкими примесями. Ледниковые глины были перенесены ледником, который в далеком прошлом покрывал значительную часть земной поверхности. Эти глины залегают обычно линзами, бывают сильно засорены каменистыми включениями от крупных валунов до мелкой щебенки. Лёссовидные глины были перенесены ветром, они располагаются преимущественно на границе бывших пустынь, где ветры значительно меняли свою скорость.

Такие глины характеризуются однородностью состава, высокой дисперсностью (пылеватостью) и сильно пористым строением.

Отложенные глинистые породы с течением времени уплотнялись, пропитывались различными растворимыми в воде солями и клеящими веществами (например, продуктами гниения и разложения растительности) и таким образом происходила цементация частиц глин в отдельные агрегаты (группы) и целиком в глинистую породу. При этом образованные глинистые породы в зависимости от свойств цементирующих пленок могут легко распускаться в воде или быть водостойкими.

Глины характеризуют вещественным, зерновым и химическим составом.

Вещественный состав. Глины включают глинистое вещество и примеси.

Глинистое вещество представляет собой комплекс глинообразующих минералов, главнейшие из которых - каолинит, монтмориллонит и гидрослюда. Все глинообразующие минералы являются водными алюмосиликатами, им свойственно слоистое (пакетное) строение кристаллической решетки, при затворении водой они образуют тесто, способное формоваться.

Каолиниты (каолинит, диккит, накрит) имеют частицы размером 1-3 мкм, они не способны присоединять и прочно удерживать большое количество воды, при сушке сравнительно свободно отдают присоединенную воду. Глинистые породы, в которых преобладают каолинитовые минералы, называют каолинами.

Монтмориллониты (монтмориллониты, нотронит, бейделлит) интенсивно поглощают довольно большое количество воды, прочно ее удерживают и трудно отдают при сушке. При увлажнении они сильно набухают и могут увеличиваться в объеме в 16 раз. Размеры частиц монтмориллонита меньше 1 мкм. Глинистые породы, в которых преобладают монтмориллонитовые минералы, называются бентонитами.

Гидрослюды (иллит, гидромусковит) имеют в своем составе значительное количество оксидов щелочных и щелочноземельных металлов. Размеры частиц гидрослюды 1 мкм. Гидрослюдистые глины по своим свойствам занимают среднее положение между каолинитом и монтмориллонитом.

В зависимости от количественного преобладания того или иного глинистого минерала различают глины каолинитовые, гидрослюдистые, монтмориллонитовые, гидрослюдисто-каолинитовые, монтмориллонито-гидрослюдистые и полиминеральные, которые содержат три и более глинистых минералов.

Примесями являются все составные части глинистой породы, не обладающие свойствами глинистых минералов.

Включения кварца и обломков горных пород встречаются в глинах в виде кварца, кварцитов, гранитов, сланцев и других пород. Они отощают глину.

Карбонатные включения (кальцит, доломит) встречаются в глинах в виде тонкодисперсных равномерно распределенных пылеватых частиц, рыхлых примазок и скоплений, в виде плотных каменистых включений.

Включения железистых минералов встречаются в виде тонкодисперсных, равномерно распределенных частиц {минерала лимонита, оксидов или гидроксидов железа) или твердых включении пирита или сидерита.

Щелочные оксиды (калия и натрия) содержатся в примесях глин (в виде растворимых солей) и в полевошпатовом песке.

Органические примеси (остатки растительного происхождения) обычно содержатся в глинах от 1 до 10 %.

Зерновой состав. Глинистые породы состоят из частиц различного размера. Зерновой состав представляет собой количественное соотношение частиц разного размера, фракций, выраженное в % по массе. Фракция -- совокупность зерен в заданном интервале размеров.

По содержанию тонкодисперсных фракций (ГОСТ 9169--75) глинистое сырье подразделяют на группы (табл. 1).

Таблица 1 Группы глин в зависимости от содержания тонкодисперсных фракций, %

Группа	Фракция, мкм, менее
	10	1
Высокодисперсная	Свыше 85	Свыше 60
Среднедисперсная	От 60 до 85	От 40 до 60
Низкодисперсная	От 30 до 60	От 15 до 40
Грубодисперсная	30 и менее	15 и менее

По содержанию крупнозернистых включений размером более 0,5 мм различают группы глинистого сырья с низким (менее 1 %), средним (1-- 5 %) и высоким (свыше 5 %) содержанием включении. По размеру включений различают следующие виды глин: с мелкими (менее 1мм), средними (1-5мм) и крупными (свыше 5мм) включениями.

Химический состав. Химический состав глин в значительной мере характеризует их пригодность для производства изделии определенных видов. При сопоставлении химического состава различных глин обычно рассматривают количество оксидов разных химических элементов, из которых состоят все соединения глин. Химический состав глин представляют следующими основными оксидами.

Кремнезем SIO2 находится в глинах в связанном и свободном состояниях. Связанный кремнезем входит в состав глинообразующих минералов, свободный представлен примесями кварцевого песка. Общее содержание кремнезема в глинах 50--65 %, в запесоченных 80--85 %. В зависимости от содержания свободного кварца глины бывают: с низким (10%), средним (свыше 10 до 25%) и высоким (свыше 25%) содержанием.

Оксид алюминия AL2O3 находится в глинах в связанном состоянии, в составе глинообразующих минералов и слюдистых примесей. Он является наиболее тугоплавким оксидом, с повышением его содержания в них оксидов алюминия подразделяют на высокоглиноземистые (свыше 45%), высокоосновные (свыше 38-45%), основные (от 28 до 38%), полукислые (менее 28 до 14%) и кислые (менее 14%).

Оксиды щелочноземельных металлов, - оксид кальция CaO , оксид магния MgO входят обычно в состав карбонатов -- кальцита и доломита, а в небольших количествах - в состав некоторых глинистых минералов. В небольших количествах (до 3-- 4%) оксиды щелочноземельных металлов способствуют спеканию керамических масс, при больших количествах - приводит к повышению пористости черепка. Обычно содержание оксида кальция в глинах составляет несколько процентов и лишь в отдельных разновидностях достигает 20-25%. Содержание оксида магния не превышает 2--3 %.

Щелочные оксиды - оксид натрия Na2O и оксид калия K2O- входят и состав некоторых солей и полевошпатных песках. Их содержание достигает в некоторых глинах 5-6 %. Они снижают влагопоглощение обожженных изделий.

Оксиды железа Fe2O3 присутствуют в глинах главным образом в составе примесей. Содержание их в глинах колеблется от долей процента до 8--10 %,

Оксид титана TiO2 содержится в примесях, его количество не превышает 1,5%. Эта примесь придает обожженному черепку зеленоватую окраску.

К органическим коллоидам относятся гумусовые вещества почвы, сформированные в процессе гумификации растительных и животных остатков.

Органо-минеральные коллоиды образуются при взаимодействии минеральных и органических коллоидов.

В различных почвах содержание коллоидов составляет от 1...2 до 30...40 % массы почвы. Наибольшее количество коллоидов отмечено в глинистых и суглинистых почвах с высоким содержанием гумуса, наименьшее -- в песчаных и супесчаных почвах, бедных гумусом. Роль коллоидов в почве исключительно велика: от содержания коллоидной фракции зависят связность, водопроницаемость, буферность и другие свойства почвы.

Задание 17. Опишите виды поглотительной способности почв по К.К. Гедройцу

К. К. Гедройц выделил пять видов поглотительной способности почв: механическую, биологическую, химическую, физическую и физико-химическую.

Механическая поглотительная способность. Это свойство почвы задерживать в своих порах частицы из фильтрующихся суспензий. Механическое поглощение зависит от гранулометрического состава и сложения почвы. Глинистые и суглинистые почвы поглощают даже тонкодисперсные частицы. У песчаных почв рыхлое крупнопористое сложение, поэтому они слабее поглощают взвешенные частицы.

На механическом поглощении основан прием кольматажа (заиливания) для уменьшения фильтрации воды через дно и стенки канала. Кольматаж применяют также для улучшения водных и физических свойств закамненных и грубозернистых песчаных почв.

Биологическая поглотительная способность. Обусловлена избирательным поглощением растениями и микроорганизмами необходимых для их жизни элементов (азота, фосфора, калия и др.). Усваиваемые ими растворимые соединения превращаются в белковые вещества, нуклеиновые кислоты, клетчатку и другие компоненты живых тканей. Благодаря биологическому поглощению почва систематически обогащается органическим веществом, азотом и зольными элементами питания. При этом значительно уменьшается геохимический сток минеральных удобрений, внесенных в почву.

Химическая поглотительная способность. Этот вид поглотительной способности связан с образованием нерастворимых в воде соединений. При взаимодействии катионов Са2+, Al3+, Fe3+ и отчасти Mg2+ с растворимыми в воде сульфатами, карбонатами и фосфатами образуются йерастворимые соединения, выпадающие в осадок. Например, при внесении в почву фосфорного удобрения в результате взаимодействия аниона фосфорной кислоты с катионом кальция выпадает в осадок ортофосфат кальция:

2К3РО4 + 3Ca(NО3)2 = 6KNO3 + Са3(РО4)2.

Физическая поглотительная способность. В результате физической поглотительной способности молекулы концентрируются на поверхности почвенных частиц.

Адсорбцией называют способность почвы поглощать целые молекулы поверхностью дисперсных частиц. В основе этого явления лежит сила молекулярного притяжения. Она обусловлена свободной энергией молекул и ионов, находящихся на поверхности твердой фазы почвы. Чем сильнее степень раздробленности частиц и чем больше их общая поверхность, тем сильнее будет адсорбционная способность почвы.

Почвой поглощаются различные соли из растворов и газообразные вещества. При этом некоторая часть растворимых соединений удерживается от вымывания, а газообразные соединения, например аммиак, от улетучивания в атмосферу.

Однако такие вещества, как нитраты и хлориды, почвой не поглощаются. Поэтому нитратные удобрения лучше вносить незадолго до посева сельскохозяйственных культур или в виде подкормок. Это предотвратит загрязнение водоемов и обеспечит более эффективное использование удобрений.

Физико-химическая поглотительная способность (обменная адсорбция). Это способность почвы обменивать некоторую часть катионов диффузного слоя коллоидной мицеллы на эквивалентное количество катионов, находящихся в почвенном растворе. Известно, что минеральные соли и кислоты в почвенном растворе в определенной степени диссоциируют (распадаются) на катионы и анионы. Поскольку большая часть почвенных коллоидов имеет отрицательный заряд, то из раствора поглощаются в основном положительно заряженные ионы, то есть катионы. Обмен катионов почвенного раствора на катионы, находящиеся в твердой фазе почвы, происходит эквивалентно.

К. К. Гедройц установил, что в почве кроме растворенных в воде катионов присутствуют нерастворимые катионы, находящиеся в поглощенном состоянии. Они связаны с предколлоидной и особенно с коллоидной фракциями.

Почвенным поглощающим комплексом (ППК), по К. К. Гедройцу, называется вся сумма органических и минеральных коллоидов почвы вместе с поглощенными ими ионами. Из минеральных почвенных отрицательно заряженных коллоидов в ППК входят группа глинистых минералов (монтмориллонит, бейделлит, каолинит, галлуазит и др.), гидроксиды кремния, марганца. Гидроксиды железа и алюминия относятся к амфолитоидам: в кислой среде они заряжены положительно, а в щелочной -- отрицательно.

Органические почвенные коллоиды представлены гумусовыми веществами. Они имеют отрицательный заряд. Кроме того, в ППК входят бактериальные клетки, а также различные комплексные органо-минеральные соединения коллоидной природы.

ППК в различных почвах зависит от их гранулометрического и минералогического составов, от содержания гумуса, то есть от общего содержания коллоидов.

Емкость катионного обмена (емкость поглощения по К. К. Гедройцу) -- это максимальное количество обменных катионов, которое может удержать почва в обменно-поглощенном состоянии, выраженное в мг · экв/100 г почвы. Песчаные почвы имеют самую низкую емкость катионного обмена -- 1...5 мг * экв/100 г почвы, супесчаные -- 7...8, суглинистые -- до 15...18, глинистые -- 25...30 мг· экв/100 г почвы и выше.

Емкость катионного обмена в гумусовых горизонтах, как правило, выше, чем в материнской породе. Так, в верхнем горизонте чернозема она достигает 50...60 мг * экв/100 г почвы.

В состав поглощенных катионов входят катионы кальция, магния, водорода, калия, натрия, аммония, железа и алюминия. Энергия поглощения катионов зависит от валентности. Сильнее поглощаются двухвалентные катионы (Са2+, Mg2+), слабее -- одновалентные (Na+, NH4, К+). Ион водорода составляет исключение, его энергия поглощения во много раз превосходит энергию поглощения даже двухвалентных катионов. Поглощение катионов почвой сильно зависит от их концентрации в почвенном растворе. Катионы с большей концентрацией в растворе сильнее вытесняют из ППК другие катионы.

Качественный и количественный состав ППК в почвах разных типов значительно различается. Так, в черноземах ППК насыщен главным образом Са2+ и Mg2+. Известно, что эти двухвалентные катионы вызывают коагуляцию коллоидов и способны удерживать одновременно две коллоидные частицы. А так как в черноземах содержится еще и достаточное количество гумуса, то в них формируется ценная структура.

В почвах, находящихся к северу от черноземной зоны, кроме кальция и магния в ППК присутствует катион водорода, который создает кислую реакцию. В южных почвах наряду с кальцием и магнием присутствует катион натрия.

Особенно много поглощенного Na+ в солонцах. Почвы, насыщенные натрием, во влажном состоянии набухают, а при высыхании сильно уменьшаются в объеме, в них возникают вертикальные трещины, образуя столбчатые отдельности.

В зависимости от наличия поглощенного водорода почвы подразделяются на насыщенные и ненасыщенные основаниями. К почвам, насыщенным основаниями, относят черноземы, каштановые почвы, сероземы. В их поглощающем комплексе находятся только катионы Са2+, Mg2+, Na+. Ненасыщенные основа

ниями почвы -- это подзолистые, дерново-подзолистые, серые лесные, болотные и другие почвы таежно-лесной и лесостепной зон. В них наряду с катионами Са2+ и Mg2+ содержатся катионы Н+ и А13+. Степень насыщенности почв основаниями, %, вычисляют по формуле

V=S· 100/(S+H)

где S -- сумма поглощенных оснований, мг * экв/100 г почвы; Н -- гидролитическая кислотность, мг · экв/100 г почвы.

Ион алюминия оказывает отрицательное влияние на рост и развитие сельскохозяйственных растений только в условиях сильнокислой реакции. При наличии в растворе иона водорода ион алюминия становится подвижным и может появляться как в почвенном растворе, так и в ППК.

Таким образом, свойства почвы в значительной степени зависят от состава обменных катионов. Почвы, содержащие Са2+ и Mg2+, имеют реакцию, близкую к нейтральной, они хорошо оструктурены и обладают благоприятными физическими свойствами. Почвы, в ППК которых наряду с Са2+ и Mg2+ содержится значительное количество Na+, имеют щелочную реакцию, плохо оструктурены и трудно поддаются обработке.

Для почв, не насыщенных основаниями, характерны кислая реакция и слабая структура.

Степень поглощения анионов почвой зависит от природы аниона, состава коллоидов и реакции среды. При химическом поглощении анионы фосфорной кислоты взаимодействуют с кальцием, алюминием и железом. Образующиеся нерастворимые фосфаты кальция, алюминия и железа накапливаются в почве в виде осадков. Физико-химическое поглощение анионапроисходит при взаимодействии его с диффузным слоем полуторных оксидов и потенциалопределяющим слоем отрицательно заряженных коллоидов. При этом повышается емкость обмена и усиливается поглощение катионов. В кислой среде активность полуторных оксидов повышается, поэтому усиливается поглощение аниона фосфорной кислоты.

Поглощение фосфат-иона почвами имеет отрицательное и положительное значения. С одной стороны, анион поглощенный обменным путем, со временем теряет активность к обмену, а образовавшиеся при химическом поглощении труднорастворимые осадки также малодоступны для растений. С другой стороны, фосфатный ион при всех видах поглощения извлекается из большого геологического круговорота и удерживается в почве. Для более эффективного использования фосфорных удобрений их вносят в почву в гранулированном виде, в результате чего анион фосфорной кислоты может потребляться корнями растений более длительный период. Порошковые формы фосфорных удобрений быстро переходят в недоступные для растений соединения.

Задание 57. Калийные удобрения, их ассортимент, способы получения

В повышении урожаев сельскохозяйственных культур и улучшении качества получаемой продукции наряду с азотными и фосфорными удобрениями важная роль принадлежит минеральным калийным удобрениям. Их применение наиболее эффективно на почвах легкого гранулометрического состава и на торфянистых почвах с низким содержанием калия. На других почвах с высокими валовыми запасами калия надобность в калийных удобрениях возникает при возделывании потребляющих большое количество калия культур -- корне- и клубнеплодов, силосных и овощных, подсолнечника и других, особенно при низком уровне применения навоза и иных органических удобрений.

Эффективность калийных удобрений всегда выше при достаточной обеспеченности растений другими основными элементами питания. В этом случае более четко проявляется положительная роль калия в повышении устойчивости растений к неблагоприятным погодным условиям, к поражению болезнями и повреждению вредителями.

Хлористый калий - КCl Является концентрированным калийным удобрением. Представляет собой белое кристаллическое вещество и легко растворяется в воде. Содержание питательного вещества K2O находится на уровне 52-62%. Основным сырьем для производства хлористого калия являются природные калийные соли (сильвинит и карналлит - соли с содержанием чистого вещества на уровне 12-15% с примесями солей натрия и магния). Хлористый калий применяют на любых почвах как основное удобрение. Особенно эффективно при использовании под корнеплоды, картофель, подсолнечник, плодовые и др. культуры. Калийные удобрения, как правило, применяются в комплексе с азотными и фосфорными удобрениями.

Калийная селитра -- КNO3 Комплексное калийно-азотное удобрение. Содержит калия 45%, азота 14%. В объеме 10 см3 содержится 12,5 г (1 г занимает 0,75 см3), т.е. в стакане (200 мл) поместится 250 г, в спичечном коробке 25 г. Широко применяется в защищенном грунте: перед высадкой рассады вносят до 36 г/м2, для корневой подкормки 18-20 г/м2.

Калимагнезия - K2SO4*MgSO4 Комплексное калийно-магниевое удобрение, без содержания хлора. Применяется под хлорофобные культуры положительно отзывающиеся на магний. Содержание калия 26-32%, магния 11-18%. В объеме 10 см3 содержится 10 г (1 г занимает 1 см3), т.е. в стакане (200 мл) поместится 200 г, в спичечном коробке 20 г. Не гигроскопична, не слеживается, рассеиваемость хорошая. Применяют в виде подкормки (10 г/м2) при низком содержании в почве подвижного магния. При основном внесении норма составляет 40 г/м2.

Помимо увеличения урожайности, калийные удобрения повышают качественные характеристики выращиваемой продукции: это проявляется в повышении сопротивляемости растений к заболеваниям, повышении стойкости плодов при хранении и транспортировке, а также улучшении их вкусовых и эстетических качеств.

Мировые запасы калийных руд. Более 80% запасов используемой для производства калия руды приходится всего на три страны - Канаду, Россию и Белоруссию.

Для производства калийных удобрений используют природные месторождения калийных солей. На территории России находится крупнейшее месторождение хлористых калийных солей -- Верхнекамское (Соликамское -- Березняки).

Еще 20 лет назад, в 1986--1990 гг., среднегодовой выпуск калийных удобрений в России составлял 4,5 млн. т д. в. (в расчете на К20), в 1993--1996 гг. он сократился до 2,5--2,7 мл. т, а затем стабилизировался на уровне 3,5--4,0 млн. т. Загрузка производственных мощностей объединений «Уралкалий» и «Сильвинит», работающих на базе Верхнекамского месторождения, составляет в настоящее время менее 50 %, значительная доля продукции поставляется в СНГ и в другие страны мира. Предприятия выпускают гранулированные и непылящие формы хлористого калия. Освоен выпуск хлористого калия с различными микродобавками (цинк, медь, бор), калийной селитры, а также сложного калийно-магниевого удобрения и аммониевой калимагнезии. Хлористый калий используют в качестве составной части для производства целого ряда комплексных минеральных удобрений, а гранулированный хлористый калий -- для смешанных, содержащих все три основных элемента питания.

Необходимо отметить, что выпускаемый хлористый калий находит применение в текстильной, стекольной, мыловаренной, фармацевтической, целлюлозно-бумажной, кожевенной и других отраслях промышленности, а также в металлургии, пиротехнике и фотографии.

Как удобрение могут быть использованы и другие минералы, содержащие калий. К ним можно отнести алюмосиликат калия и натрия - нефелин (Na, K)2O * А12Оз * 2SiO2, спутник апатита в Хибинском месторождении. Содержание калия в нем составляет 5-6%. Он нерастворим в воде, но в кислых почвах происходит частичное обменное разложение нефелина. В нем содержится также 10-13% Na2O и 8-10% СаО, поэтому на кислых почвах он может оказывать и нейтрализующее действие. Используют его только как местное удобрение на кислых, торфяных почвах.

Кроме этого, при производстве алюминия из нефелина в отход поступает карбонат калия, содержащий 63-67% К2О. Это весьма ценное калийное удобрение, особенно для культур, чувствительных к хлору.

Список использованной литературы и ресурсов

1.Вальков В.Ф., Казеев К.Ш., Колесников С.И. Почвоведение: Учебник для вузов. - М.: ИКЦ «Март», Ростов н/Д.: Изд. центр «МарТ», 2004. - 496с.

2.Добровольский В.В. География почв с основами почвоведения. Учебник для вузов. - М.: Владос, 1999г. - 384с.

3.Земледелие с почвоведением / А.М. Лыков, А.А. Коротков, Г.И. Баздырев, А.Ф. Сафонов. - М.: Колос, 1999. - 448с.

4.Мамонтов В.Г. Общее почвоведение: Учебник. - М.: КолосС, 2006. - 456с.

5.Панников В.Д., Минеев В.Г. Почва, климат, удобрение и урожай. - М.: Колос, 1987.

6.Федюшкин Б.Ф. Минеральные удобрения с микроэлементами: технология и применение. - Л.: Химия, 1989. - 270с.

7.Интернет-ресурсы свободного доступа

http://disayt.ucoz.ru/index/0-7

http://www.gardenia.ru/pages/pochva_005.htm

http://www.landwirt.ru/proizvodstvo/50-2009-03-03-17-58-01

http://agronomiy.ru/kaliynie_udobreniya.html

http://www.agrosolt.ru/o-mineralnyh-udobrenijah/obzor-mineralnyh-udobrenij/

Размещено на Allbest.ru

...