Поглотительная способность почв. Кислотность и щелочность почв. Водные, тепловые и воздушные свойства почв

1.

Харьковский национальный университет им. В.Н. Каразина
Биологический факультет
Кафедра микологии и фитоиммунологии
Поглотительная способность почв.
Кислотность и щелочность почв. Водные,
тепловые и воздушные свойства почв
Комплекс презентаций к
курсу «Почвоведение»
Часть 4

2.

Поглотительная способность
(ПС) – это
способность почвы поглощать и удерживать
различные вещества из раствора, проходящего
через нее
Механическая
Физическая
Физико-химическая
Химическая
Биологическая
К. К. Гедройц

3.

В почве задерживаются:
Вещества в
молекулярном и
ионном состоянии
(пар, газ)
Тонкие и коллоидные
суспензии
Живые микроорганизмы

4.

Поглотительная способность почв
обусловлена
Пористостью
1-тонкие, преимущественно капиллярные поры в
комках, при смачивании почвы заполняются водой;
2-средние поры в комках (ячейки, канальцы), при
смачивании на короткий период заполняются водой,
потом после рассасывания ее — воздухом;
3 -крупные поры между комками, обычно заполнены
воздухом;
4 - капиллярные поры на стыке комков
Содержанием в почве тонкодисперсных
частиц

5.

Механическая ПС – это свойство почвы, как
всякого пористого тела, поглощать твердые
частицы, поступающие с водой или воздухом,
размеры
которых
превышают
размеры
почвенных пор
Зависит от:
▪ гранулометрического
состава почвы
▪ плотности сложения
▪ степени заиливания почвы
Почвенный р-р

6.

Биологическая ПС – закрепление веществ в
телах организмов (растения, животные, грибы,
бактерии).
Главная особенность – избирательное усвоение из
растворов с минимальным содержанием наиболее
важных для организмов веществ в присутствии
больших количеств остальных соединений
В верхних горизонтах почв вместе с
гумусом накапливается N, P, Ca и т.д.
БПС зависит от:
аэрации, влажности и других свойств
почвы, от количества и состава
органического вещества

7.

Физическая
ПС
способность почвы
увеличивать концентрацию молекул различных
веществ у
поверхности
тонкодисперсных
частиц
––
ФПС зависит от: количества и
качества почвенных коллоидов
Механизм ФПС – адсорбция
частицами почвы целых молекул
растворенных веществ,
обусловленная изменением
свободной поверхностной
энергии и величины поверхности

8.

9.

Химическая ПС обусловлена образованием
труднорастворимых соединений, выпадающих
из
раствора в
осадок в
результате
происходящих в почве химических реакций
Поступающие в почву в составе атмосферных,
грунтовых поливных вод катионы и анионы могут
образовывать
с солями
почвенного
раствора
нерастворимые или труднорастворимые соединения

10.

Физико-химическая
ПС
(обменная)
способность почвы поглощать и обменивать
ионы, находящиеся на поверхности коллоидных
частиц, на эквивалентное количество ионов
раствора, взаимодействующего с твердой
фазой почвы
Слой компенсирующих ионов
Ионы почвенного раствора

11.

Почвенные коллоиды – мельчайшие частицы
почвы размером 0,2-0,001 мкм
Свойства
•проходят через обычные
фильтры
•не оседают в воде
•высокая дисперсность
Природа
–минеральные (глинистые минералы, гидроксиды Fe,
Al, Si др.)
–органические (гуминовые и фульвокислоты, белки,
полисахариды и органо-минеральные глинистогумусовые комплексы, алюмо- и железогумусовые
сорбционные комплексы)

12.

13.

14.

Почвенный поглощающий комплекс (ППК) - твердая
фаза почвы, способная к реакциям ионного обмена и
представляющая совокупность различных коллоидов и
тонкодисперсных веществ.
ППК – часть почвы характеризующаяся
активной
химической,
физической,
физико-химической
и
биологической деятельностью и, определяющая генезис
и плодородие всего почвенного покрова

15. Почвенная кислотность – способность почвы проявлять свойства кислот.

pH= -lg[H+]
pH=7 – нейтральная реакция
pH < 7 – кислая реакция
1. Актуальная кислотность – определяется концентрацией
ионов Н+ в почвенном растворе в грамм-эквивалентах
(моль) на 1л (рН = 6, в растворе концентрация [Н+] = 10-6
моль/л).
2. Потенциальная кислотность – определяется кол-вом
обменных ионов H+ и Al3+ в составе ППК, выражаемое в
мг/экв. на 100 г почвы.
[ППК]Н+ + КСl →[ППК]K+ + HCl
[ППК]Al3+ + 3KCl →[ППК]3К+ + AlCl3
В результате реакций обмена поглощенные ионы Н+ и Al3+
определяют концентрацию ионов Н+ в почвенном
растворе

16. Почвенная щелочность – способность почвы проявлять свойства оснований.

pH > 7 – щелочная реакция
1.Актуальная щелочность обуславливается наличием в
почвенном растворе гидролитически щелочных солей
(Na2CO3, NaHCO3, Ca(HCO3)2 и др.), которые при
диссоциации определяют преобладающую концентрацию
OH- ионов:
2. Потенциальная щелочность обнаруживается у почв,
содержащих поглощенный Na. В результате реакции
замещения
происходит
накопление
соды
и
подщелачивание раствора.

17.

1. Кислая реакция
2. Нейтральная
3. Щелочная
1.
2.
3.
Реакция почвенного раствора зависит от:
▪ наличия в нем свободных кислот и оснований;
▪ степени их диссоциации;
▪ присутствия кислых и основных солей;
▪ от состава обменных ионов в ППК.

18. Буферность почв – способность почвы противостоять изменению реакции почвенного раствора.

Буферность обусловлена:
▪ химическим составом почвы (черноземы);
▪ емкостью поглощения почвы (хорошо
гумусированные).
Хим. смысл буферности – это количество мл
кислоты или щелочи, которое необходимо
прибавить, чтобы изменить концентрацию
Н-ионов в почвенном растворе

19. Вода в почве

1. Фактор, обуславливающий выветривание и почвообразование
2. Вода способствует формированию почвенного профиля

20.

−обуславливает нормальное развитие растений и
почвенных микроорганизмов
−определяет расход тепла из почвы и растений
вследствие испарения и транспирации
−обуславливает ряд физико-механических свойств
почвы
−передвижение
влаги
негативно
влияет
на
плодородие (водная эрозия)

21. Формы воды в почве

1. Химически связанная вода включает
конституционную и кристаллизационную влагу.
Растениям не доступна.
- Конституционная вода входит в состав минералов
(Al(OH)3, Fe(OH)3, глинистых и др.), органических и
органо-минеральных соединений в виде ОН групп.
- Кристаллизационная вода содержится в
кристаллогидратах различных солей — CaSO4·2H2O
(гипс), Na2SO4·10H2O (мирабилит) и др.
Na2SO4·10H2O

22.

2. Гигроскопическая (прочносвязанная) вода –
адсорбируется из водяных паров почвенного воздуха
твердыми частицами почвы (илистой фракцией). Для
растений недоступна (“мертвый запас влаги”)
3. Пленочная (рыхлосвязанная) вода – представляет
собой многомолекулярную пленку вокруг почвенных
частиц, в углах их стыка и внутри тончайших пор.
Ограниченно доступна для растений

23.

4.
Парообразная вода - содержится в почвенном
воздухе в виде водяного пара. Источник снабжения
растений влагой. Одна и та же почва может
поглощать различное количество паров воды.
Небольшое понижение температуры почвы приводит
к конденсации пара; при повышении температуры
происходит обратный процесс
Доступна для растений

24.

5. Свободная вода – в почве в двух формах: капиллярная
и гравитационная. Доступна растениям.
- Капиллярная вода находится в капиллярах или на
стыках (точках соприкосновения) почвенных частиц.
- Гравитационная вода –свободная форма воды в
почве, передвигается под действием сил тяжести.
6. Твердая вода (лед) является одним из источников
жидкой и парообразной воды

25.

Формы воды в почве
1 — частица почвы;
2 — гравитационная
вода;
3 — гигроскопическая
вода;
4 — почвенный воздух с
парами воды;
5 — плёночная вода;
6 — зона открытой
капиллярной воды;
7 — капиллярнная вода;
8 — зона замкнутой
капиллярной воды;
9 — уровень грунтовых
вод;

26. Водные свойства почв

Водопроницаемость (ВП) – способность
почвы впитывать и пропускать через себя воду.
Процесс идет в 2 этапа:
1. Впитывание влаги (поры почвы частично
заполнены водой)
2. Фильтрация (поры почвы полностью заполнены
водой)
Высокая ВП – песчаные, хорошо оструктуренные почвы;
Низкая ВП– глинистые и бесструктурные почвы.

27.

Этап впитывания (коэффициент
впитывания)
Этап фильтрации (коэффициент
фильтрации)

28. Водоподъемная способность (ВС) – свойство почвы поднимать воду по капиллярам.

Скорость капиллярного подъема зависит
от:
▪ гранулометрического состава
▪ структуры почвы
▪ пористости почвы

29.

Чем почвы тяжелее и менее
структурны, тем больше
потенциальная
высота
подъема воды, а скорость
подъема ее меньше

30. Влагоемкость – способность почвы удерживать воду

Максимальная влагоемкость — максимально
возможное содержание в почве гигроскопической влаги
(“мертвый запас влаги”)
Капиллярная влагоемкость — количество воды,
которое удерживается в почве при заполнении
капиллярных пор над уровнем грунтовых вод.
Наименьшая влагоемкость — количество влаги в
почве, которое остается в ней после оттока
гравитационной воды.
Полная влагоемкость – состояние влажности почвы,
когда все поры заполнены водой.
Влажность завядания растений – уровень влажности в
почве, при котором начинается увядание растений.

31. Водоудерживающая способность почвы – свойство почвы удерживать то или иное количество воды, обусловленное действием сорбционных и капил

Сорбция воды (способность поглощать влагу) зависит от:
▪ дисперсности;
▪ механического, минералогического и химического
состава почвы;
▪ гумусированности почвы.
Свойство почвы сорбировать парообразную влагу
называется гигроскопичностью, а поглощенная влага –
гигроскопической.

32. Тепловой режим почв

Роль :
в почвообразовании (биологические, химические,
физические, биохимические процессы)
−растворимость
в воде минеральных соединений,
кислорода и углекислого газа, скорость поглощения
питательных веществ, как следствие рост и развитие
Склоны разной экспозиции
имеют разный тепловой
режим

33. Тепловые свойства почв

Теплопоглотительная способность – почвы
поглощать и аккумулировать энергию Солнца
Теплоемкость – количество тепла в калориях,
необходимое для нагревания 1 г почвы на 10 С.
Теплопроводность – способность почвы проводить
тепло.
Пути передачи тепла в почве:
▪ при контакте частиц и сред;
▪ конвекционной передачей тепла
через газ или жидкость.

34. Газовая фаза почв

Почва содержит смесь газов, в %:
Газы
Атмосфера
Газовая фаза почвы
N2
78
78-86
O2
21
10-20
CO2
0,03
0,1-15
Количество и состав почвенного воздуха влияет на:
- развитие и функционирование растений и м/о;
- растворимость и миграцию химических
соединений в почве;
- интенсивность и направленность почвенных
процессов.

35.

Формы почвенного воздуха
Свободный почвенный воздух
– это смесь газов и летучих
органических соединений, которые свободно перемещаются системой
почвенных пор и соединяются с воздухом атмосферы.
Cжатый почвенный воздух – находится в порах и со всех сторон
изолированый водными пленками. Неподвижный, не принимает
участия в газообмене между почвой и атмосферой, препятствует
фильтрации воды в почве, может вызывать разрушение почвенной
структуры при колебании температуры, давлении, влажности.
Адсорбированный почвенный воздух – газы и летучие
органические соединения, адсорбированные почвенными частицами
на их поверхности.
Растворенный почвенный воздух – газы,
растворенные в
почвенной воде.
Играют большую роль в обеспечении
физиологических потребностей растений, микроорганизмов, почвенной
фауны, а также физико-химических процессов, которые протекают в
почве.

36.

Воздушно-физические свойства
почв
Общая воздухоемкость
- максимально возможное количество
воздуха, которое вмещается в воздушно-сухой почве ненарушенного
строения при нормальных условиях.
Воздухосодержание – количество воздуха, которое содержится в
почве при определенном уровне увлажнения.
Воздухопроницаемость – способность почвы пропускать через себя
воздух. Она определяет скорость газообмена между почвой и
атмосферой.
Воздухообмен (газообмен) или аэрация – это обмен газами между
почвенным воздухом и атмосферой.