Физико-химические свойства почв

1. Физико-химические  свойства почв.

     Физико-химические свойства почв – совокупность свойств, определяющих способность почвы поддерживать физико-химическое равновесие между фазами почв, составом почвенных растворов и поглощенных оснований в почвенном поглощающем комплексе, кислотно- щелочной и окислительно-восстановительный потенциал, состав и количество доступных растению питательных веществ, буферность почв — способность противостоять изменению свойств почвы при поступлении в нее веществ извне. Каждый тип почв характеризуется своими показателями физико-химические свойств, отличающих его от других типов, что используется в диагностике почв при их классификации.

    Свойства  почв:

    Поглотительная  способность почв

    Поглотительной  способностью почвы называется свойство задерживать или поглощать различные вещества, взаимодействующие и соприкасающиеся с ее твердой фазой. Почва способна задерживать или поглощать газы, различные соединения из растворов, минеральные или органические частицы, микроорганизмы и суспензии. Почвой энергично поглощаются и сохраняются главные элементы питания растений – K, N, Ca, Mg, P.

    Механическая  поглотительная способность – свойство почвы механически задерживать  взвешенные в воде вещества, обусловлена  механическим составом, структурой, сложением, пористостью и капиллярностью почвы. Почва как фильтр, способна закреплять фильтрующиеся через нее частицы в зависимости от их размеров, диаметров капиллярных и расположения их. Эта способность используется при кольматировании (заилении) песчаных почв и очистке бытовых и технических сточных вод. 

    Физическая  поглотительная способность – свойство почвы поглощать из раствора молекулы электролитов, продукты гидролитического расщепления солей слабых кислот и сильных оснований, а также  коллоиды при их коагуляции. При физическом поглощении происходит аполярная абсорция (сгущение молекул на поверхности раздела двух фаз – твердой и жидкой, твердой и газообразной), определяемая наличием ненасыщенной энергии на поверхности почвенных частиц. Эта энергия тем больше, чем тоньше механический состав почвы. Физическая поглотительная способность поэтому выше у суглинистых почв и слабее у песчаных.

    Физическое  поглощение защищает водорастворимые  соединения от вымывания. Такое поглощение нередко сопровождается коагуляцией  коллоидных веществ под воздействием электролитов, что также предохраняет от вымывания водорастворимые соединения. Вот почему химическими мелиорациями можно способствовать коагуляции коллоидов и противодействовать пептизации их.

    Химическая  поглотительная способность – свойство почвы удерживать ионы в результате образования нерастворимых или труднорастворимых солей.

    Она заключается в выпадении из почвенных  растворов осадков и закрепления  их в почве. При взаимодействии растворимых  и среднерастворимых солей возникают труднорастворимые соли , которые и присоединяются к твердой фазе почвы.

    Химическое  поглощение происходит в том случае, если анион раствора дает нерастворимое  соединение с ионами, находящимися на поверхности твердых частиц почвы.

    Физико-химическая, или обменная, поглотительная способность – свойство почвы обменивать некоторую часть катионов и в меньшей степени анионов из соприкасающихся растворов. Здесь наблюдается физическое и химическое поглощение. Происходит эквивалентный обмен катиононами. Катионы из раствора переходят в слой компенсирующих ионов мицелл почвенных коллоидов, а катионы из слоя компенсирующих ионов – в раствор. Изменяя искусственно реакцию почвенных растворов, можно направленно воздействовать на емкость поглощения, а из необменного состояния катионы перевести в обменные. Перевод в необменное состояние катионов совершается при периодическом высушивании почвы, что объясняется старением и частичной кристаллизацией гелей коллоидов.

    Биологическая поглотительная способность связана  с жизнедеятельностью организмов почвы (главным образом микрофлоры), которые усваивают и закрепляют в своем теле различные вещества, а при отмирании обогащают ими почву. Растворимые соединения, поступающие из раствора, а также вещества, ассимилируемые организмами из твердой и газообразной фазы почвы, переходят в нерастворимую форму в теле организмов. Благодаря такому поглощению в почве аккумулируются необходимые для растений элементы зольного и азотного питания. Это избирательная поглотительная способность по отношению к элементам питания растений. Особенно большое значение имеет для улучшения бедных питательными веществами легкопромываемых почв.

    Почва задерживает бактерии и адсорбирует  их как физическая среда.

    Это свойство более выражено у суглинистых  и меньше у песчаных почв.

    Адсорбирующая способность почв различна по отношению  к разным видам бактерий.

    Поглотительная  способность почв сильнее проявляется  в условиях оптимальной влажности  почв, когда накапливается перегной и элементы пищи растений и повышается плодородие почв.

    Химические  свойства почвы определяются процессами, происходящими в основном между  ее твердой и жидкой фазами. По закону действующих масс в почве образуются и поступают в раствор различные  вещества, в ней устанавливается  подвижное равновесие между твердой частью и почвенным раствором. При уменьшении концентрации такого раствора часть веществ поступает в него из твердой фазы почвы и, наоборот, при увеличении концентрации часть веществ выпадает из раствора, присоединяясь к твердой фазе почвы.

    Почвенный раствор. В почвенной воде растворимы различные соли и кислоты, которые представляют так называемый почвенный раствор. Он образуется в процессе почвообразования в течение длительного времени в результате движения воды в почве и смачивания ее. Соли растворяются под действием кислот, коалинизации, окислительно- восстановительных процессов, гидролиза веществ и т.д. Почвенный раствор по составу и концентрации определяется взаимодействием почвы, воды и организмов, которое состоит в растворении минеральных и органических веществ, пептизации, коагуляции и обмене ионами растворов с почвенными коллоидами.

    Реакция почвенного раствора создается при  взаимодействии почвы с водой  или растворами солей, характеризуется  концентрацией водородных и гидроксильных  ионов. Реакция может быть кислой, щелочной или нейтральной. В последнем случае концентрация ионов Н+ и ОН- одинакова. Реакция почвенного раствора выражается символом рН – десятичным логарифмом с обратным знаком, показывающим степень концентрации Н в почвенном растворе, или количеством Н- иона в листе раствора.

    Различают активную (актуальную) и потенциальную  кислотность.

    Активная  кислотность возникает за счет слабых кислот (главным образом углекислоты, органических кислот), а также кислых солей и минеральных кислот, особенно H2SO4 . Эта кислотность обнаруживается действием воды на почву, поглощающий коллоидный комплекс которой не насыщен основаниями.

    Буферность. Способность почвенной суспензии  противостоять изменению ее активной реакции (рН) при внесении в почву  кислот или щелочей называется буферным действием. В следствие буферности почва обладает относительно устойчивой реакцией почвенного раствора. Буферное действие присуще твердой фазе почвы и зависит от ее химического, коллоидного и механического состава. 

     2. Органические удобрения (птичий помет, навоз, компосты).

     Навоз

Это наиболее ценное органическое удобрение. В навозе разных животных в среднем содержится (%): воды 75, органического вещества 21, общего азота 0,5, усвояемого фосфора 0,25, окиси калия 0,6. Качество навоза зависит от вида животного, его корма, подстилки и способа хранения. Так, при кормлении свиней используют много концентратов, поэтому навоз отличается высоким содержанием азота, а в рационе жвачных животных присутствуют грубые корма — в их навозе больше калия.

     Лучший  подстилочный материал для навоза —  верховой слаборазложившийся торф, однако чаще используют солому или опилки. Конский навоз на соломистой подстилке  незаменим на холодных глинистых  почвах. Его лучше всего использовать в качестве биотоплива для парников. Навоз крупного рогатого скота согревается хуже, чем конский, так как в нём содержится больше воды. Но этот навоз незаменим на лёгких почвах. Свиной навоз отличается кислой реакцией, при его использовании надо добавлять известь. В кроличьем навозе обнаружены все необходимые для растений вещества. Его ценность увеличивается при смешении с навозом других животных и птичьим помётом. Навоз нутрий по химическому составу и физическим свойствам резко отличается от навоза других животных, поэтому его можно использовать только в перебродившем виде, а ещё лучше добавлять в компосты. Компостную кучу можно периодически поливать насыщенным раствором навоза нутрий, но чтобы предотвратить потери азота, необходимо добавлять суперфосфат (1,5—2 кг на 100 кг компоста). Весной следующего года такой компост можно вносить в почву.

     Различают четыре стадии разложения навоза. У  слаборазложившегося (свежего) цвет и  прочность соломы изменяются незначительно. Вода при его промывании приобретает  красноватый или зелёный оттенок. У полупревшего навоза солома становится тёмно-коричневой, теряет прочность и легко разрывается. Водный раствор тёмного цвета. Навоз в этой стадии теряет 30 % первоначальной массы. Перепревший навоз представляет собой чёрную мажущую массу. Солома разлагается полностью, навоз теряет 50 % массы. Перегной — рыхлая землистая масса. В этой стадии разложения потери первоначальной массы достигают 75 %.

     Навоз в стадии меньшего разложения вносят осенью, большего — весной. Свежий навоз  использовать нежелательно. Если навоза недостаточно, то его целесообразно  вносить в меньших дозах, но на большую площадь, например в лунки. На холодных почвах навоз заделывают на глубину 10—15 см так, чтобы сверху он был прикрыт землёй, на тёплых, быстро просыхающих — на полную глубину обрабатываемого слоя. Навозная жижа (жидкая часть навоза крупного рогатого скота) — азотно-калийное удобрение. Из-за малого содержания фосфора в навозную жижу полезно добавлять суперфосфат (15 г на 1 л). Это удобрение используют для жидких подкормок, для чего его разбавляют водой [1:(4…5)], а также для приготовления торфонавозного компоста. Коровяк (водный настой коровьего кала) довольно часто применяют для жидких подкормок, разбавляя водой (1:6 или 1:10). Раствор обычно готовят в деревянной посуде. Если раствор оставляют для брожения, то из него быстро улетучивается азот, поэтому перед употреблением добавляют сернокислый аммоний (10—20 г на 10 л).

Птичий  помёт 

     По  химическому составу птичий помёт  относится к числу лучших видов  органических удобрений. Наиболее ценным считается куриный и голубиный  помёт, менее ценным — утиный и  гусиный. При частом внесении помёта в почве накапливается азот в нитратной форме, поэтому данное удобрение лучше заделывать осенью, равномерно распределяя по всей площади. Но наиболее эффективен птичий помёт при использовании в жидких подкормках. Для приготовления раствора ёмкости наполовину заполняют помётом, затем заливают водой, закрывают крышкой и настаивают 3—5 суток. 

Компосты 

     Компосты  готовят из различных органических материалов. Растительные остатки, не поражённые вредителями и болезнями, фекалии, птичий помёт, навоз и другие материалы складывают в рыхлую кучу (штабель) на ровной поверхности, переслаивая дерновой землёй или торфом. Основой кучи служит подстилка из листьев, опилок или торфа слоем 10—12 см. Периодически кучу увлажняют водой или раствором удобрений, через 40—50 сут компост перемешивают, а когда его температура достигнет 60 °С — уплотняют.

     Летом компостную кучу защищают от солнца, на зиму укрывают землёй или опилками слоем 30—40 см. Через 8—11 мес. компост можно использовать. Сорняки, давшие семена, компостируют отдельно, так как они сохраняют всхожесть около пяти лет. Далее раствор вторично разбавляют водой (1:10). 

      3. Биологические группы  малолетних растений.

       К малолетним относятся растения, размножающиеся только семенами, имеющие жизненный цикл не  более двух лет и отмирающие  после созревания семян. В зависимости от продолжительности жизни делятся на эфемеры, яровые ранние и поздние, зимующие, озимые и двулетники. Эфемеры — малолетние сорняки с очень коротким периодом вегетации, способны давать за сезон несколько поколений. Яровые ранние сорняки появляются ранней весной, плодоносят и отмирают в том же году. Семена поздних яровых сорняков прорастают при устойчивом прогревании почвы, массовые их всходы обычно появляются в конце весны — начале лета, плодоносят и отмирают в том же году. Зимующие сорняки заканчивают вегетацию при ранних весенних всходах — в том же году, а при поздних — способны зимовать в любой фазе. Озимым сорнякам необходимы для развития пониженные температуры зимнего периода, независимо от срока прорастания. Полный цикл развития эфемеров, яровых ранних, яровых поздних и зимующих сорняков заканчивается в течение одного года, поэтому их объединяют в группу однолетних. В отличие от них у двулетних сорняков полный цикл развития завершается на второй год.