Минеральная и органическая часть почв

Министерство Образования и Науки Российской Федерации

Федеральное агентство по образованию

Государственное общеобразовательное учреждение высшего профессионального образования 
«Сибирская Государственная Геодезическая Академия»

(ГОУ ВПО «СГГА») 
Кафедра экологии и природопользования 

 

 

 

 

Курсовая работа по дисциплине «Почвоведение»

на тему: «Минеральная и органическая часть почв»

 

 

Выполнил: ст.гр.Э-21

Санчай-оол К.Э.

Проверила: к.т.н., доцент,

Беленко О.А.

 

 

 

 

Новосибирск 2013г.

 

Содержание

Введение .................................................................................................................3

1. Минеральная часть почвы ......................................................................4
1. Минералогический состав почв .................................................................4
1. Первичные минералы ..................................................................................5
2. Вторичные минералы ..................................................................................6
2. Гранулометрический (механический) состав почвы ..............................11
1. Классификация почв по гранулометрическому составу ........................13
2. Влияние механического состава на свойства почв .................................14
2. Органическая часть почвы ....................................................................18
1. Природа органического вещества почвы .................................................18
1. Органические вещества почвы индивидуальной природы ....................18
2. Гумусовые вещества почвы .......................................................................19
2. Источники органического вещества почвы .............................................21
1. Биомасса растительного, микробного

 и животного происхождения, поступающая в почву................................21

2. Химический состав органических остатков ............................................24
3. Процессы превращения органических остатков в почве .......................27
1. Общая схема процессов трансформации .................................................27
2. Процессы разложения-минерализации

           органических остатков в почве ................................................................28

3. Процессы гумификации органических остатков ....................................29
4. Условия накопления органического вещества в почвах ........................30
5. Роль органического вещества

              в образовании почвы и создании ее плодородия....................................33

1. Участие органических веществ в процессе выветривания и

                начальных стадиях почвообразования .................................................33

2. Роль органического вещества в формировании почвенного профиля...36

2.5.3. Органическое вещество  и структура почвы ...............................................39

2.5.4. Органическое вещество почвы

          как источник углекислоты для растений ....................................................42

2.5.5.  Органическое вещество почвы

          как источник элементов питания для растений .........................................43

2.5.6. Физиологически активные вещества

           в составе органической части почвы..........................................................44

Заключение.....................................................................................................47 
      Список использованной литературы и Интернет-ресурсов ................49

      Приложения №№ 1 – 13 .........................................................................50 – 62

 

Введение

Почва – особое природное образование, обладающие рядом свойств, присущих живой и неживой природе, сформировавшееся в результате длительного преобразования поверхностных слоев литосферы под совместным взаимообусловленным взаимодействием гидросферы, атмосферы, живых и мертвых организмов. Почвенный покров – важнейшее природное образование. Его роль в жизни общества определяется тем, что почва представляет собой источник продовольствия, обеспечивающий 95-97 % продовольственных ресурсов для населения планеты.

Особое свойство почвенного покрова – его плодородие, под которым понимается совокупность свойств почвы, обеспечивающих урожай сельскохозяйственных культур. Естественное плодородие почвы связано с запасом питательных веществ в ней и ее водным, воздушным и тепловым режимами. Почва обеспечивает потребность растений в водном и азотном питании, являясь важнейшим агентом их фотосинтезирующей деятельности.

Почвенный покров принадлежит к саморегулирующейся биологической системе, являющейся важнейшей частью биосферы в целом. Живые организмы, растения и животные, населяющие Землю, фиксируют солнечную энергию в форме фито- и зоомассы. Продуктивность наземных экосистем зависит от теплового и водного балансов земной поверхности, которые определяют многообразие форм обмена энергией и веществом в пределах географической оболочки планеты.

В данной работе предметом изучения является твердая фаза почвы. Объект изучения – минеральная и органическая части почвы.

Целью данной работы является глубокое изучение состава почвы. Для  достижения поставленной цели в данной работе были поставлены следующие задачи:

• Раскрыть и изучить минералогический и гранулометрический составы почвы;
• Уточнить какое влияние оказывает механический состав на свойства почвы;
• Изучить природу органического вещества почвы;
• Выявить источники органического состава почвы и их состав;
• Рассмотреть процессы превращения органических остатков в почве;
• Выяснить роль органического вещества в образовании почвы и создании ее плодородия.

 

1.  Минеральная  часть почв

 

Минеральная часть почвы — это разного размера частицы разрушившихся каменных горных пород (разрыхленная горная порода, на которой образуется почва, называется материнской породой).

 

1. Минералогический состав почвы

 

Почвообразующие породы представляют собой смесь продуктов химического и физического выветривания, т.е. смесь первичных и вторичных минералов. 

Минерал – это однородное в химическом отношении тело, обладающее постоянством химического состава и определенными физическими свойствами.

По физическому состоянию минералы бывают твердые, жидкие и газообразные. Многие минералы имеют определенную форму и являются кристаллическими. Большинство минералов аморфны. Кристаллы ряда минералов анизотропны,  т.е. различаются по своим свойствам в различных направлениях (твердость, теплопроводность и электропроводность и др.). В горных породах минералы встречаются в определенных сочетаниях различными группами, образовавшимися в однородных условиях. Количество первичных минералов, встречающихся в изверженных породах,  достигает более 3000. Содержание того или иного минерала в рыхлой породе зависит от их физических и химических свойств (табл.1,Прил.№ 1).

Таким образом, 92% общей массы изверженных пород  состоит из 4-х групп минералов: полевых шпатов, роговых обманок и пироксенов, кварца и слюды. Из них наибольшей механической прочностью обладает кварц, затем следуют полевые шпаты, роговые обманки и пироксены, слюды. В связи с этим при физическом выветривании они  дробятся с различной скоростью. Более прочные будут разрушаться медленнее и сохраняться в виде более крупных частиц. Менее прочные минералы будут дробиться сильнее и быстрее переходить в более мелкие гранулометрические фракции.

По мере перехода к более мелким фракциям содержание кварца и полевых шпатов уменьшается, и увеличивается содержание менее прочных минералов (табл. 2, Прил.№2).

Кварц - считается минералом, вполне устойчивым к химическому выветриванию. Сравнительно медленно подвергаются химическому выветриванию полевые шпаты. Средние и основные полевые шпаты отличаются меньшей устойчивостью, чем кислые.

Слюды - (мусковит и биотит) легче, чем предыдущие подвергаются химическому выветриванию.

Роговые обманки и пироксены представляют собой минералы, которые легко изменяются вследствие воздействия на них химических агентов. [3].

 

1. Первичные минералы

Минералы, входящие в состав почв, делятся на две группы: 1) первичные и 2) вторичные. Первичные минералы образуются вследствие выветривания магматических и метаморфических пород, вторичные - из первичных (табл.3, Прил.№3).

Из первичных минералов наиболее распространенными являются минералы, включающие кислородные соединения кремния (кварц, полевые шпаты, пироксены и слюды).

Первичные минералы различаются между собой химическим составом и строением кристаллической решетки, что и предопределяет их неодинаковую устойчивость против выветривания.

Строение кристаллической решетки минералов в значительной степени зависит от объема составляющих ее ионов, или если считать, что форма ионов шарообразная, то от величины их радиусов. В элементарных ячейках, из которых состоят кристаллы, объем катионов и анионов определяет их взаимное расположение. Образование устойчивой структуры происходит при условии, что каждый катион соприкасается с окружающими его анионами. Число  ионов противоположного знака, окружающих  данный ион называется координационным числом. Величина координационного числа зависит от соотношения радиуса ионов (табл. 4, Прил. №4).

Минералы, в которых ион Si4+ замещается ионом Fe3+ , называются феррисиликатами.  Изоморфные замещения происходят в кристаллической решетке в период ее образования, качество и количество замещающих ионов зависит от состава и концентрации окружающего раствора. [3, 6].

 

 

 

 

2. Вторичные минералы

Как отмечалось раньше, в результате химического выветривания первичные минералы изменяют свой состав и внутреннюю структуру. Выветривание в первую очередь затрагивает поверхность минералов, поэтому с их измельчением возрастает суммарная поверхность, и процессы разрушения ускоряются.

Важнейшим фактором химического выветривания является вода, а также присутствующие в почве кислород и углекислота. Основными типами реакций, происходящими в почве являются: гидратация, гидролиз, растворение, окисление-восстановление.

Гидратация - это притяжение молекул воды к поверхности минералов. Вследствие полярности молекул воды она представляет собой диполь. При измельчении минералов часть зарядов ионов кристаллической решетки высвобождаются, к ним притягиваются молекулы воды тем конусом, который имеет противоположный заряд. Диполи воды стремятся “выдернуть” ионы из кристаллической решетки минерала, вследствие чего  происходит ее расшатывание и разрыхление.

Реакции гидролиза приводят к замене катионов кристаллической решетки на Н+ - ионы воды. Схематически данная химическая реакция для полевого шпата описывается следующим образом:

Присутствие в минералах Fe2+ также способствует выветриванию, так как окисление Fe2+ до Fe3+приводит к изменению объемов, занимаемых ионами в кристаллической решетке, что вызывает в конечном итоге ее разрушение.

Наибольшей устойчивостью обладает кварц, на состояние которого большинство описанных реакций заметного влияния не оказывают, однако и он в некоторой степени подвергается  гидратации.

При полном разрушении силикатов образуются простые продукты выветривания: гидрата окислов Fe, Al, одно- и двухвалентных оснований, гидрат окиси кремния (кремниевая кислота) и некоторые другие кислоты - угольная, серная, соляная, фосфорная и другие, образующиеся при окислении элементов, содержащихся в горных породах.