Экологические функции свойств почвы

Растения  страдают от излишней плотности. Их реакция  на уплотнение почвы проявляется  в снижении всхожести и ее запаздывании, в резких различиях в высоте, слабой окраске листьев, нарушении формы  корневой системы, деформации клубней и т.п. Все это приводит к снижению урожаев и обще биологической продуктивности. Нелагопрятно также и очень рыхлое сложение. Наиболее оптимальные условия в пахотном горизонте для большинства растений создаются при плотности 1,0-1,2 г/см3.

Создание  оптимальной плотности пахотного  слоя – важнейший прием повышения  урожайности. Оптимальная плотность  пашни дает прибавку урожая в сравнении  с излишне уплотненными почвами.

Плотность пахотного слоя поддается регулированию  с помощью обработки почвы: вспашки, прикатывания, культивации. Плотность пахотных горизонтов также в некоторых случаях можно регулировать глубокой безотвальной обработкой и рыхлением, плантажем. Однако в создании урожая участвуют не только верхние слои, но и все корнеобитаемая толща, горизонты почвы глубже 40-50 см. Их физическое состояние определяет качество почвы в целом. Проникновение корней в уплотненные горизонты с плотностью 1,40-1,55 затруднено, их развитие угнетается, а при плотности более 1,55 рост корневой системы растений невозможен. На черноземах оптимальной плотностью для большинства растений горизонта АВ считаются величины порядка 1,30-1,35. Обычно увеличение плотности почвы в ее корнеобитаемом слое снижает урожайность зерновых культур на 10-15%.  
 
 

. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Введение 

Описанию  свойств почв и их классификации  человек уделял внимание со времени  возникновения земледелия. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

2. Экологическое значение химических свойств почвы. 

 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. 

     2.1 Кислотность почв

— способность почвы подкислять почвенный раствор, вследствие наличия в составе почвы кислот (актуальная кислотность), а также обменных катионов водорода, алюминия и некоторых других металлов (потенциальная кислотность). Щелочность почв — способность почвы подщелачивать почвенный раствор, вследствие наличия в составе почвы гидролитических щелочных солей (актуальная щелочность), а также обменного натрия (потенциальная щелочность). Буферностъ почв - способность почвы противостоять изменению концентрации почвенного раствора, а, следовательно, и щелочно-кислотного состояния, окислительно-восстановительного состояния и др.

     Если  почва кислая, то это вовсе не означает, что нейтральные частички почвы находятся в растворе слабой кислоты. Кислотность большинства  почв сосредоточена на поверхности мельчайших (коллоидных) почвенных частиц (гумуса, глины). Именно на поверхности мельчайших частиц почвы удерживаются питательные элементы и от размера суммарной поверхности этих частиц зависят свойства почвы и ее плодородие. Почвенный поглощающий комплекс. Поверхность частиц глины, ила или органического вещества несет отрицательный заряд и может притягивать к себе положительные ионы (т.е. катионы) водорода (H+), кальция (Ca+), магния (Mg+), калия (K+), натрия (Na+) и др. Сумма мельчайших коллоидных частиц почвы, определяющих ее способность удерживать питательные вещества - поглотительную способность - называется почвенным поглощающим комплексом (катионной емкостью почвы).

     Эти мельчайшие частички почвы, заряженные H+ действуют как слабая кислота, обуславливая кислую реакцию почвы, низкий pH. Напротив, частички почвы удерживающие кальций, магний, калий и натрий обуславливают щелочную реакцию, высокий pH.

     Кальций, магний, калий и натрий вытесняют  ионы водорода, снижая кислотность. Поэтому щелочными являются не только почвы, где много извести (кальция), но и засоленные почвы, имеющие избыток натрия, хотя там мало кальция¹.

     Экологическая значимость кислотности и щелочности почв. Рассмотрим влияние реакции  среды (рН) на основные свойства почв, растения и микроорганизмы:

рН 4,0-5,0. Резкокислая реакция  среды. Доступность растениям фосфатов понижена. Железо, алюминий и марганец подвижны и оказывают на многие растения (кроме чая) токсическое воздействие. Деятельность бактерий подавлена, наблюдается повышенная активность грибов. Многие сельскохозяйственные растения нуждаются в изменении реакции среды, но известкование применять нужно очень осторожно. На таких почвах оно может вызвать разрушение органических веществ, которыми эти почвы бедны, и даже ухудшить их физические свойства. Физические свойства почв нередко весьма благоприятны: их коллоиды скоагулированы подвижными Al3+ и Fe3+. Почвы с таким рН наиболее рационально использовать под кислотолюбивые и кислотовыносливые растения.

рН 5,0-6,0. Сильнокислая реакция  среды. Понижена бактериальная деятельность, активизирована грибная. Для почв с таким рН при суглинистом и особенно глинистом гранулометрическом составе характерны плохие физические свойства- склонность к уплотнению. Весной эти почвы не созревают, а постепенно высыхают. На севере эти почвы исправляются известкованием.

рН 6,0-6,5. Слабокислая реакция  среды. Фосфаты находятся в доступном состоянии, токсичность алюминия и марганца понижена или отсутствует. Дефицит серы, кальция, калия, бора, кобальта, йода не высокий. Условия минерального и азотного питания близки к оптимальным. Характерны достаточно благоприятные физические условия при некоторой склонности к уплотнению, повышенный уровень жизнедеятельности микроорганизмов и нитрификационной активности. Процесс созревания таких почв связан с возобновлением микробиологической активности, выделением СО2, вытеснением кальция водородом угольной кислоты. Появление Са2+ в свободном состоянии вызывает коагуляцию коллоидов и восстановление утраченной за зиму структуры.

рН 6,5-7,5. Нейтральная реакция среды. Благоприятны физические условия, прекрасная остуктуренность, интенсивная микробиологическая деятельность , оптимальные условия фосфорного, азотного и минерального питания, высокий уровень плодородия. Спелость почвы наступает быстрее, чем у слабокислых почв.

рН 7,5-8,5. Слабощелочные условия. Фосфаты, железо, цинк и марганец могут быть в дефиците. Легко возникает антагонизм между обеспеченностью фосфором, цинком и медью. При систематическом применении фосфора возникает цинковая и медная недостаточность. Возможен хлороз растений, чаще в более влажных условиях. Физические свойства – от отличных (карбонатные черноземы) до неудовлетворительных (солонцеватые почвы). Весеннее созревание идет быстро. Микробиологическая деятельность, нитрификационная способность, условия азотного питания, доступность многих зольных элементов хорошие.

рН 8,5-10. Сильнощелочные условия. Такое повышенное рН характерно для материнских пород многих черноземов и каштановых почв. Щелочность, не отражаясь существенно на полевых культурах, неблагоприятна для деревьев, особенно яблони и черешни.

рН 10-12. Резкощелочные условия. Такими могут быть многие солонцы, содовые солончаки. Доступность фосфатов понижена, железо и марганец в дефиците, возможен избыток бора. Характеризуются крайне неблагоприятными физическими условиями, обесстуктуренностью и подавленной деятельностью микроорганизмов.. Требуют высоких доз гипсования, без которого к сельскохозяйственному использованию не пригодны.

Наиболее  благоприятной для большинства растений в физиологическом отношении является реакция почвенного раствора, близкая к нейтральной, слабокислой или слабощелочной. Повышенная кислотность и щелочность отрицательно влияет на рост и развитие растений , действуя негативно физиологически и через снабжение растений питательными веществами. При рН менее 3 и выше 9 повреждается протоплазма клеток в корнях большинства растений. В щелочных условиях при рН выше 8,5 возможен дефицит нитратов и фосфатов, избыток легкорастворимых солей, недостаток двухвалентных форм железа и марганца, дефицит меди и цинка.

В кислых почвах также мало нитратов из-за подавленной  нитрификационной способности, наблюдается  связывание фосфатов в недоступные  растениям трехвалентные формы  железа и алюминия, ощущается недостаток кальция, магния, калия, серы. Кроме того, подвижных соединений алюминия и марганца оказывает на растения токсическое действие. Избыток алюминия подавляет поглощение растениями фосфора, кальция, калия, железа, натрия и бора, так как снижается проницаемость протоплазмы корневых клеток.  
 

2.2. 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.

например:

Na2СО3+СаSO = СаСО3+Na2SO4; 3CаSO4+2Na3РО4= Са(РО4)2+ 3Na2SO4.

Легкорастворимые  соли, например, Na2SO4, уносятся из сферы взаимодействия. 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 катионами. 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. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

РОССИЙСКИЙ  ГОСУДАРСТВЕННЫЙ  СОЦИАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Факультет охраны труда и  окружающей среды

Кафедра социальной экологии и природопользования

 
 
 
 
 
 
 
  Доклад

  По  дисциплине: Агроэкология

  Тема: «Экологические функции свойств  почвы» 
 
 

Работу  выполнила:

Студентка ЭКО-Д-3 Толмачева А.В.

Работу  принял: