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

Харьковский национальный университет им. В.Н. КаразинаБиологический факультет

Кафедра микологии и фитоиммунологии

Комплекс презентаций к курсу «Почвоведение»

Часть 8

pH= -lg[HpH= -lg[H++]]pH=7pH=7 – нейтральная реакция – нейтральная реакция

pH < 7 pH < 7 – кислая реакция– кислая реакция1. 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

pH > 7 pH > 7 – щелочная реакция– щелочная реакция1.Актуальная щелочность обуславливается наличием в

почвенном растворе гидролитически щелочных солей (Na2CO3, NaHCO3, Ca(HCO3)2 и др.), которые при диссоциации определяют преобладающую концентрацию OH-- ионовионов:

2. Потенциальная щелочность обнаруживается у почв, содержащих поглощенный Na. В результате реакции замещения происходит накопление соды и подщелачивание раствора.

Реакция почвенного раствора зависит от: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.

1. 2. 3.

1. Кислая реакция2. Нейтральная3. Щелочная

Буферность обусловлена: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

1. Фактор, обуславливающий выветривание и почвообра-зование

2. Вода способствует формированию почвенного профи-ля

−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)

1. 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

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

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

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

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;10 — грунтовые воды.

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 – супесные, легкосуглинистые, хорошо оструктуренные почвы;

Низкая ВП – тяжелосуглинистые, глинистые и бесструктурные почвы.

Этап впитывания (коэффициент впитывания)

Этап фильтрации (коэффициент фильтрации)

Скорость капиллярного подъема зависит Скорость капиллярного подъема зависит отот:

▪ гранулометрического составагранулометрического состава ▪ структуры почвыструктуры почвы ▪ пористости почвыпористости почвы

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

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.

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.

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 и как следствие разную динамику почвообразовательных процессов

Теплопоглотительная способность – почвы поглощать и аккумулировать энергию Солнцаэнергию Солнца

Теплоемкость – количество тепла в калориях, – количество тепла в калориях, необходимое для нагревания 1 г почвы на 1необходимое для нагревания 1 г почвы на 100 С. С.

Теплопроводность – способность почвы проводить – способность почвы проводить тепло. тепло.

Пути передачи тепла в почве:▪ при контакте частиц ;▪ конвекционной передачей тепла через газ или жидкость.

Почва содержит смесь газов, в %Почва содержит смесь газов, в %:: ГазыГазы АтмосфераАтмосфера Газовая фаза почвыГазовая фаза почвы NN22 7878 78-8678-86 OO22 2121 10-2010-20 COCO22 00,,0303 0,1-150,1-15

Количество и состав почвенного воздуха влияет наКоличество и состав почвенного воздуха влияет на:: - развитие и функционирование растений и м/о;- развитие и функционирование растений и м/о; - растворимость и миграцию химических - растворимость и миграцию химических

соединений в почве;соединений в почве; - интенсивность и направленность почвенных - интенсивность и направленность почвенных

процессов.процессов.

Формы почвенного воздухаФормы почвенного воздухаСвободный 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.

Воздушно-физические свойства Воздушно-физические свойства почвпочв

Общая воздухоемкость - максимально возможный объем воздуха, который 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.