Химический состав почв и почвообразующих пород

Кальций и магний. Кальций и магний необходимые элементы питания растений. Им принадлежит, также как и калию, важная физиологическая роль. Магний входит в состав хлорофилла. Кальций имеет большое значение в создании благоприятных для растений физических, физико-химических и биологических свойств почвы.

В почве кальций и магний находятся в кристаллической  решетки минералов, в обменно-поглощенном  состоянии и в форме простых  солей (хлоридов, нитратов, карбонатов, сульфатов, и фосфатов.) Кальций среди поглощенных катионов занимает в большинстве почв первое место, магний - второе. Ионы кальция и магния преобладают в почвенном растворе. CaCO3 и MgCO3, как мало растворимые соединения, широко распространены в почвах и служат важнейшими источниками кальция и магния. При взаимодействии с углекислым газом, растворенным в воде, карбонаты переходят в более растворимые бикарбонаты:

CaCO3 + CO2 + H2O = Ca(HCO3)2;

MgCO3 + CO2 + H2O = Mg(HCO3)2;

Растения обычно не испытывают недостатка в кальции и магнии, однако многие почвы нуждаются в  известковании или гипсовании в  целях улучшения их свойств.

Недостаток кальция для  питания растений можно ожидать  в солонцеватых почвах, где поступление  этого элемента в растения сильно задерживается присутствием значительного  количества поглощенного натрия. Недостаток магния обнаруживается в дерново-подзолистых  песчаных и супесчаных почвах.

Результаты трансформации  соединений некоторых элементов  при почвообразовании

Элемент	Исходные соединения в горных породах, атмосфере природных  водах	Новые формы соединений, характерные для почв
Углерод, С	CO2 атмосферы	Углерод в составе гумусовых  соединений почв, а также в составе  органических остатков организмов
Азот, N	В горных породах практически  отсутствуют. Молекулярный N2 азот атмосферы.	Азот содержится в составе  гумусовых соединений почв. Растворимые  формы в составе почвенной  влаги
Фосфор, Р	Трудно растворимые фосфаты  типа фосфоритов и апатита, трудно растворимые  соединения с железом, алюминием  и некоторые другие	Фосфор в составе гумусовых  соединений. Незначительное количество в составе неспецифических органических соединений. Аморфные разноосновные фосфаты Ca, Аl, Fe, Mg и других элементов, различающиеся по растворимости. Фосфаты, сорбированные твердой фазой почвы. Фосфаты в почвенном растворе.
Калий, K	Труднодоступный в составе кристаллических решеток слюд, гидрослюд, некоторых полевых шпатов и др.	Ионный калий в обменной форме в составе почвенного поглощающего комплекса, растворимые соли калия  в почвенном растворе
Кальций, Ca	Преимущественно труднораствори-мые минеральные соединения (карбонаты, фосфаты, фториды и др.)	Ионный кальций в обменной форме в составе почвенного поглощающего комплекса. Комплексные соединения кальция с органическими компонентами почвы, Ca2+ и растворимые комплексные соединения в почвенном растворе

Химические элементы, взаимодействуя между собой, приводят к возникновению  химических новообразований в почве - результат химических процессов, которые  приводят к возникновению различного рода соединений. Эти соединения могут или осаждаться на месте образования, или, перемещаясь с почвенным раствором в горизонтальном и вертикальном направлениях, выпадать на некотором (иногда значительном) расстоянии от места своего возникновения.

По форме химические новообразования  разделяют на выцветы и налеты; корочки, примазки, и потеки; прожилки и трубочки, конкреции. Химические новообразования  представлены легкорастворимыми солями, гипсом, углекислой известью, оксидами железа, алюминия и марганца, закисными  соединениями железа, кремнекислотой, гумусовыми и другими веществами.

Цвет почвы определяется окраской тех веществ, из которых  она слагается. Важные для окраски  почв следующие группы веществ:

1. гумус;

2. соединения железа;

3. кремнекислота, углекислая  известь.

Гумусовые вещества обусловливают  черную, темно-серую и серую окраски. Соединения оксидов железа окрашивают почву в красный, оранжевый и  желтый цвета, закиси железа - всю почву  или отдельные горизонты или  участки окрашивает в сизые и  голубоватые тона. Встречающийся, например, в болотных почвах вивианит: [Fe3(PO4)2 . 8H2O] придает им зеленовато-голубой оттенок. Кремнезем (SiO2), углекислый кальций(CaCO3) и каолинит (H2Al2Si2O8 . H2O) обусловливают белую и белесую окраски. В ряде случаев заметную роль в приобретении почвы белесоватых оттенков могут играть гипс(CaSO4 . 2H2O) и легко растворимые соли (NaCI, Na2SO4 . 8H2O и др.).

Минеральная часть почвы  в значительной степени обусловлена  химическим составом

горных пород литосферы, имеется сходство почвы с литосферой по относительному содержанию отдельных  химических элементов. Как в литосфере, так и в почве на первом

месте стоит кислород, на втором - кремний, затем алюминий, железо и т. д.

Однако в почве по сравнению  с литосферой в 20 раз больше углерода и в 10 раз больше

азота. Накопление этих элементов  связано с жизнедеятельностью организмов, в которых содержится углерода 18%, азота 0,3% на живое вещество (по А. П. Виноградову).

В почве больше чем литосфере, кислорода, водорода (как элементов  воды), кремния

и меньше алюминия, железа, кальция, магния, натрия, калия и других элементов, что является следствием процессов  выветривания и почвообразования. Процессы выветривания горных пород, переотложения их продуктов приводят к образованию рыхлых пород различного химического состава, покрывающих большую часть суши и являющихся главным почвообразующими породами. В верхних горизонтах этих пород формируются почвы.

Химический состав рыхлых пород обуславливается как химическим составом продуктов выветривания первичной  горной породы, так и теми изменениями, претерпели продукты выветривания при  отложении. При этом процентное содержание отдельных химических элементов  или их окисей может быть вызвано  как абсолютным изменением

количества каждого из них, так и относительным за счет уменьшения или увеличения других элементов.

Содержание кремнезема в  рыхлых породах почти всегда выше чем в магматических, но

сильно колеблется в зависимости  от генетического типа почвообразующей  породы, от

ее механического состава. Увеличение количества SiO2 связано с обогащением рыхлых пород кварцем в процессе выветривания, а также переотложением продуктов выветривания,

их сортировкой.

Обогащение кварцем происходит не только вследствие разрушения других минералов,

но и в результате новообразования  вторичного кварца из кремнезема, отщепляющегося

при выветривании.

В песчаных породах содержится более 90 % кремнезема, в суглинистых  и глинистых

его количество снижается  до 50 - 70 %, а содержание Al2O3, Fe2O3 и других окисей возрастает. Связанного кремнезема в рыхлых породах меньше, чем в магматических, так

как он частично выщелачивается в процессе выветривания. Менее подвижные полутораокиси железа и алюминия накапливаются в рыхлых породах. Эти закономерности

отчетливо выявляются химическим анализом бескварцевой части пород. Потеря связанного кремнезема (десиликация) и накопление окисей алюминия и железа хорошо иллюстрируются

расчетом молярных отношений  SiO2 : Al2O3 или SiO2 : R2O3 в илистой фракции почв и пород.

Выбор отношения SiO2 : R2O3 оправдывается особенно в тех случаях, когда имеется относительная или абсолютная аккумуляция в коре выветривания железа.

С.В. Зони (1969) предложил следующие разделение коры выветривания по молярным

отношениям SiO2 : R2O3 в илистой фракции:

1. Аллитные (SiO2 : R2O3<2,5) с подразделением на аллитные (Al2O3резко преобладает надFe2O3), ферраллитные(Al2O3преобладает над Fe2O3 ) и ферритные (Fe2O3преобладает над SiO2и Al2O3не только в илистой фракции, но и в коре в целом).

2. Сиаллитные (SiO2: R2O3<2,5) с подразделением на сиаллитные и феррсиаллитные. Для последних характерно суженное отношение SiO2 : Fe2O3.

Наиболее подвижны среди  продуктов выветривания простые  соли; растворимость их тем больше, чем ниже валентность их ионов. Поэтому  оснований в рыхлых породах и  почвах в среднем меньше, чем в  литосфере. Во влажном климате рыхлые породы обеднены основаниями,а в засушливом основания накапливаются.

По содержанию щелочноземельных и щелочных оснований почвообразующие

породы делятся на засоленные, карбонатные и выщелоченные. По Антипову -

Каратаеву (1958), в выщелоченных породах содержится не более 1 - 3 %

каждого из окисей кальция, магния, натрия, калия. Карбонатные содержат

значительное количество ( до 15 - 20 % ) карбонатов кальция (CaCO3 ).

В засоленных породах на ряду с карбонатами кальция много сульфатов и хлоридов

кальция, магния и натрия

Химический состав почвообразующей  породы отражает в известной мере ее механический и минералогический состав. Песчаные породы, богатые кварцем,

состоят преимущественно  из кремнезема. Чем тяжелее механический состав породы, тем больше в ней  высокодисперсных вторичных минералов, а следовательно, меньше кремнезема, больше полутора окисей алюминия, железа, химически связанной воды, в породах сиаллитного типа больше также окисей калия и магния.

Почвы наследуют геохимические  черты исходного материала почвообразующих  пород:

Богатство породы кремнеземом  сказывается на содержании его в  почве; почвы, развиваю -

щиеся на карбонатной породе - имеют и больше кальция; засоленность почвообразующей

породы - источник засоления  почвы. Однако материнская порода в  процессе почвообразова -

ния изменяется. В зависимости от типа почвообразования происходят изменения в содер -

жании и распределении по профилю почвы различных химических элементов. Каждый тип

почвы приобретает характерную  дифференциацию на горизонты с оприделенным химическим составом. В сравнении с почвообразующей породой верхние горизонты дерново-подзолистых почв обогащены кремнеземом и меньше содержат окисей алюминия

и железа. Состав приобладающих окисей для черноземов остается почти неизменным.

Для всех почв в отличие  пород характерно накопление органического  вещества в верхних

Горизонтах, с которым связана аккумуляция биологически важных элементов - углерода, азота, а для многих почв также фосфора, серы, кальция.

Эта особенность химического  состава почв подчеркивает самостоятельную  химическую

природу почв, отличающую ее от горной породы. Характер и масштаб  изменений, которые

претерпевает порода, обусловливаются  факторами почвообразования. Химический состав

почв постоянно изменяется в соответствии с непрерывностью процессов выветривания и

почвообразования.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список использованной литературы:

1. Почвоведение/И.С.Кауричев, Н.П.Панов, Н.Н.Розов и др.; Под ред. И.С.Куричева—М., 1989.

2. С.А.Монин/География почв—Уч. пед. гис., 1957.

3. Джигрей В.С. Екологія та охорона навколишнього середовища.

К.: Знання, 2004.-309с.