Основи ґрунтознавства

Мінерали гідроокисей і окисей. Це гідроокиси кремнію, алюмінію, заліза, марганцю, які утворюються в аморфній формі при вивітрюванні первинних мінералів у вигляді гідратованих високомолекулярних гелів і які поступово піддаються дегідратації і кристалізації з утворенням оксидів і гідрооксидів кристалічної структури. Кристалізації сприяють високі або низькі температури, висушування, окислювальні умови.

Гідроокис кремнію (SiО₂ · n Н₂О) у міру старіння переходить у твердий гель опал (SiО₂ · n Н₂О) з вмістом води від 2 до 30%, потім, гублячи воду, у кристалічні форми халцедону і кварцу SiО₂. Гідрооксид марганцю кристалізується у вигляді мінерала піролюзита МnО₂, псіломелана mМnО₂ · МnО₂ · Н₂О.

Гідрати півтораокисей (Al₂O₃ · nH₂O, Fe₂O₃ · nH₂O), кристалізуючись, утворюють повторні мінерали: беміт Аl₂О₃ · Н₂О, гідрагіліт (гіббсіт) Аl₂О₃ · 3Н₂О або Аl(ОН)₃, гематит Fе₂О₃, гетіт Fе₂О₃ · Н₂О, гідрогеніт Fе₂О₃· 3Н₂О. Ці мінерали зустрічаються в невеличких кількостях у багатьох грунтах. Гетіту і гіббсіту багато у фералітних грунтах.

Глинисті мінерали. Є вторинними алюмосилікатами із спільною хімічною формулою nSiО₂Аl₂О₃ · Н₂О і характерним молярним відношенням SiO₂ : Al₂O₃, що змінюється від 2 до 5. Ці мінерали утворяться в результаті синтезу з простих продуктів вивітрювання первинних мінералів (гідроокиси, солі) шляхом поступової зміни первинних мінералів у процесі вивітрювання і грунтоутворення. Вони також можуть утворитися біогенним шляхом із продуктів мінералізації рослинних залишків.

До найбільш поширених глинистих мінералів належать мінерали групи монтморилоніту, каолініту, гідрослюд, хлоритів, змішаношаруватих мінералів. Ці мінерали входять до складу природних глин, тому звуться глинистими мінералами.

Цим мінералам властиві спільні властивості: шарувата кристалічна будова, висока дисперсність, поглинальна спроможність, наявність хімічно зв'язаної води.

До мінералів монтморилонітової групи відносяться монтморилоніт і його різновиди нонтроніт, бейделіт, сапоніт і ін. із хімічною формулою 4SiО₂ · Аl₂О₃ · n Н₂О. Ці мінерали мають найбільш високу дисперсність. Вони містять до 60% колоїдних часток і до 80% часток менше 0,001мм. Їм властива висока ємність поглинання катіонів. Водно-фізичні властивості мінералів даної групи малосприйнятливі. У сполуці з гумусовими кислотами мінерали утворюють водоміцні агрегати.

Мінерали каолінітової групи (каолініт, галуазіт, діккіт, накріт) мають формулу 2SiО₂ · Аl₂О₃ · n Н₂О. У фералітних грунтах каолініт основний глинистий мінерал. У інших грунтах зустрічаються в невеликих кількостях. Перевага каолінітів у грунтах ознака бідності основами.

Гідрослюди (гідромусковит, гідробіотит і ін.) дуже поширені в грунтах.

Відносяться до трьохшарових мінералів з численними ізоморфними заміщеннями. З трьохшарових мінералів широко поширений також вермикуліт.

Механічний склад грунтів і грунтоутворюючих порід

Механічні елементи, їхня класифікація і властивості

Тверда фаза ґрунтів і ґрунтоутворюючих порід складається з часток різноманітного розміру, що називаються механічними елементами. За походженням розрізняють мінеральні, органічні й органо-мінеральні частки. Вони є уламками гірських порід, окремими мінералами, гумусовими речовинами, продуктами взаємодії органічних і мінеральних речовин.

Механічні елементи знаходяться в ґрунті або породі у вільному стані (наприклад, у піску) або в агрегатному стані, коли вони з'єднані в структурні окремості - агрегати різної форми, розмірів, тривкості.

Групування часток за розмірами у фракції називаються класифікацією механічних елементів.

Виділяють такі фракції:

Фракція	Розмір часток, мм
Камені	>3
Гравій	3 1
Пісок: крупний середній дрібний	1 0,5 0,5 -0,25 0,25 0,05
Пил: крупний середній дрібний	0,05 0,01 0,01 0,005 0,005 0,001
Мул: грубий тонкий	0,001 0,0005 0,0005 0,0001
Колоїди	<0,0001
Фізична глина	<0,01
Фізичний пісок	>0,01



Всі частки більш 1 мм називають скелетною частиною грунту, менше 1 мм дрібнозем.

Камені (>3). Представлені переважно уламками гірських порід. Кам'янистість негативна властивість грунтів.

Гравій (3 1мм). Складається з уламків первинних мінералів. Високий вміст гравію надає ґрунтам несприятливих властивостей провальну водопроникність, відсутність водопідйомної здатності, низьку вологоємність.

Піщана фракція (0,05 1мм) складається з уламків первинних мінералів, насамперед кварцу, польових шпатів. Ця фракція має високу водопроникність, не набухає, не пластична, проте має певну капілярність і вологоємність.

Пил крупний і середній (0,05 0,005мм). Фракція крупного пилу за мінералогічним складом мало відрізняється від піщаної, тому має деякі властивості піску. Для середнього пилу характерний підвищений вміст слюд, що надають фракції підвищену пластичність і зв'язність. Середній пил краще утримує вологу, але має слабку водопроникність, не здатний до коагуляції, не бере участь у структуроутворенні і фізико-хімічних процесах, що протікають у грунтах. Грунти, збагачені фракцією крупного і середнього пилу, легко розпорошуються, схильні до запливанню й ущільнення, відрізняються слабкою водопроникністю.

Пил дрібний (0,005 0,001мм). Характеризується відносно високою дисперсністю, складається з первинних і повторних мінералів. У зв'язку з цим має ряд властивостей, не характерних для більш крупних фракцій: здатний до коагуляції і структуроутворення, має поглинальну здатність, містить підвищену кількість гумусових речовин. Проте, перевага тонкого пилу в грунтах у вільному, неагрегованому стані надає грунтам таких несприятливих властивостей, як низька водопроникність, велика кількість недоступної води, висока здатність до набрякання й усадки, липкість, тріщинуватість, щільне складання.

Мул (<0,001мм). Складається переважно з високодисперсних вторинних мінералів. З первинних мінералів зустрічаються кварц, ортоклаз, мусковіт. Мулиста фракція має велике значення в створенні грунтової родючості. Їй належить головна роль у фізико-хімічних процесах, що протікають у ґрунті. Вона має високу поглинальну здатність, містить багато гумусу й елементів зольного й азотного живлення рослин. Колоїдній частині цієї фракції належить особливо важлива роль у структуроутворенні. Водно-фізичні і фізико-механічні властивості ґрунтів, збагачених мулистою фракцією, у значній мірі визначається здатністю її коагулювати і склеювати механічні елементи в агрегати. Ця здатність залежить від мінералогічного і хімічного складу ґрунту, збагачення гумусом, сполуками кальцію і заліза, від складу поглинених катіонів. Структурний грунт навіть при високому вмісті мулу характеризуються сприятливими фізичними властивостями. Дисперсна мулиста фракція має несприятливі фізичні властивості. З табл.1 очевидно, що властивості механічних елементів зазнають досить різких змін на рубежі 0,01мм, потім 0,005 і 0,001мм. Це дозволило розділити всі механічні фракції на дві великі групи: фізичний пісок (>0,01мм) і фізична глина (<0,01мм).

Таблиця 2.2 Водно-фізичні властивості механічних фракцій грунтоутворюючих порід (В.В.Охотін, В.Г.Ткачук)

Розмір механічних елементів, мм	Водні властивості	Набухання, % об'єму	Фізико-механічні властивості
	максим. молекул. вологоємність, %	водопро-никність, см/с	висота капіляр. підняття см		Пластичність, вологість	лінійна усадка, % об'єму
					граництекучості	границрозкочування у шнур
3 - 2	0,2	0,5	0	-	не пластичні	-
2 - 1,5	0,7	0,2	1,5 - 3	-	не пластичні	-
1,5 - 1,0	0,8	0,12	4,56	-	не пластичні	-
1,0 - 0,5	0,9	0,072	8,7	-	не пластичні	-
0,5 - 0,25	1,0	0,056	20-27	-	не пластичні	-
0,25 - 0,1	1,1	0,03	50	5	не пластичні	-
0,1 - 0,05	2,2	0,005	91	6	не пластичні	-
0,05 - 0,01	3,1	0,0004	200	16	не пластичні	-
0,01 - 0,005	15,9	-	-	105	40	28	-
0,005 - 0,001	31,0	-	-	160	48	30	4,0
<0,001	-	-	-	405	87	34	8,2

Таблиця 2.3 Класифікація грунтів та порід за механічним складом

Коротка назва за механічним складом	Склад фізичної глини, %	Склад фізичного піску, %
	Грунти
	підзолистого типу грунтоутворення	степного типу грунтоутворення, жовтоземи і червоноземи	солонці і сильносолонцюваті	підзолистого типу грунтоутворення	степного типу грунтоутворення, а також жовтоземи і червонозем	солонці і сильносолонцюваті
Піщаний: рихло-піщаний зв'язно-піщаний	0-5 5-10	0-5 5-10	0-5 5-10	100-95 95-90	100-95 95-90	100-95 95-90
Супіщаний	10-20	10-20	10-15	90-80	90-80	90-85
Суглинистий: легкосуглинистий середньосуглинистий важкосуглинистий	20-30 30-40 40-50	20-30 30-45 45-60	15-20 20-30 30-40	80-70 70-60 60-50	80-70 70-55 55-40	85-80 80-70 70-60
Глинистий: Легкоглинистий Середньоглинисти важкоглинистий	50-65 65-80 >80	60-75 75-85 >85	40-50 50-65 >65	50-35 35-20 <20	40-25 25-15 <15	60-50 50-35 <35

Класифікація ґрунтів і порід за механічним складом

Фракції механічних елементів складають грунти або породи в різноманітних кількісних співвідношеннях. Відносний вміст у грунтах або породі фракцій механічних елементів називається механічним або гранулометричним складом.

Грунти або породи будуть мати неоднакові властивості в залежності від різного вмісту в них тих або інших фракцій механічних елементів.

У основу класифікації грунтів і порід за механічним складом покладено співвідношення фізичного піску і фізичної глини. В даний час широко поширена класифікація Н.А.Качинского (табл.2).

Основне найменування за механічним складом проводиться за вмістом фізичного піску і фізичної глини і додаткове з урахуванням інших переважних фракцій: гравелистої, піщаної, крупнопилуватої, пилуватої і мулкуватої.

Значення механічного складу

Механічний склад ґрунтів дуже впливає на ґрунтоутворення і сільськогосподарське використання ґрунтів. Від механічного складу грунтів і порід у значній мірі залежить інтенсивність багатьох ґрунтоутворюючих процесів, пов'язаних із перетворенням, переміщенням і накопиченням органічних і мінеральних сполук у ґрунті.

Механічний склад робить істотне впливає на водно-фізичні, фізико-механічні, повітряні, теплові властивості, окисно-відновні умови, поглинальну здатність, накопичення в ґрунті гумусу, зольних елементів і азоту.

Ґрунти піщані і супіщані називають легкими. Вони мають гарну водопроникність і сприятливий повітряний режим, швидко прогріваються. Проте, вони мають ряд негативних властивостей, насамперед, низьку вологоємність. Тому на цих ґрунтах рослини страждають від нестачі вологи. Легкі ґрунти бідні гумусом і елементами живлення рослин, мають незначну поглинальну здатність, найбільше схильні до вітрової ерозії.

Важкосуглинисті і глинисті ґрунти відрізняються більш високою зв'язністю і вологоємністю, краще забезпечені живильними речовинами, багаті гумусом. Ці ґрунти називають важкими.

Важкі безструктурні ґрунти мають несприятливі фізичні і фізико-механічні властивості. Вони мають слабку водопроникність, легко запливають, утворюють корку, відрізняються великою щільністю, липкістю, часто несприятливим повітряним і тепловим режимами.

Кращий комплекс властивостей із безструктурних і слабко оструктурених ґрунтів мають легкосуглинисті і середньосуглинисті грунти.

У степових районах, де поширені чорноземи зі сприятливою структурою, більш цінні за механічним складом важкі грунти важкосуглинисті і глинисті, здатні створювати чималий запас вологи.

Механічний склад ґрунту досить стійка ознака, успадкована від ґрунтоутворюючих порід.

Контрольні питання

Які первинні мінерали найбільш поширені в пухких породах, грунтах?

Які мінерали називаються повторними і яка їхня роль у грунтоутворенні і родючості грунтів?

Як характеризуються механічні елементи і чим відрізняються їхні групи за складом і властивостями?

Що називається механічним складом і які принципи побудови класифікації грунтів і порід за механічним складом?

Як впливають механічний і мінералогічний склад грунтоутворюючих порід на грунтоутворення?

Як впливає механічний склад грунтів на їхні властивості?

Література

Горбунов Н.И. Минералогия и коллоидная химия почв. - М.:Наука, 1974.

Дюшофур Ф. Основы почвоведения. - М.:Прогресс, 1970.

Почвоведение. Под редакцией И.С.Кауричева. - М.:Агропромиздат, 1989.

Роде А.А., Смирнов В.Н. Почвоведение. - М.:Высшая школа, 1972.



Тема 4. Органічна частина ґрунтів

Джерела органічної речовини ґрунтів і їх фракційно-груповий склад

Первинними джерелами органічних речовин ґрунту і біосфери є первинні продуценти (автотрофи) організми які здатні до самостійного синтезу органічної речовини з мінеральних сполук. У наземних екосистемах переважну частину первинної продукції роблять зелені рослини.

У ґрунт надходять не тільки органічні залишки відмерлих рослин (первинна органічна речовина), але і продукти їхньої мікробіологічної трансформації, а також залишки тварин (повторна органічна речовина). Практично всю органічну речовину ґрунту переробляють мікроорганізми і представники ґрунтової фауни. Кінцевими продуктами цієї переробки є мінеральні сполуки.

У лісових ценозах основна частина первинної продукції надходить із наземним опадом, у трав'янистих із відмерлими коренями. Хімічний склад органічних залишків , що надходять у ґрунт , багато в чому залежить від типу відмерлих організмів.

Схема, що характеризує систему органічних речовин ґрунту, подана на мал.1.

У більшості типів ґрунтів у межах ґрунтового профілю основна частина органічної речовини подана «мертвим» запасом органічних сполук. Жива біомаса (эдафон), що складається з коренів мікроорганізмів, представників ґрунтової фауни, становить в різних ґрунтах приблизно 2-15% загального складу органічної речовини.

Залишки рослин, і тварин, що не розклалися. Їх видно в зразку ґрунту неозброєним оком або під лупою. Становлять 5-10% загального складу органічної речовини неживої фази більшості ґрунтів.

Гумус основна частина органічної речовини ґрунту, що цілком утратила риси анатомічної будови організмів. Ділиться на 2 групи речовин:

неспецифічні органічні сполуки, що можуть бути виділені з ґрунту, ідентифіковані і кількісно визначені (цукри, амінокислоти, білки, органічні луги, дубильні речовини, органічні кислоти і т.п.). у більшості мінеральних ґрунтів становлять одиниці відсотків загального складу органічної речовини;

Рис.4.1 Система органічних речовин ґрунту (по Д.С.Орлову)

специфічні гумусові сполуки найбільш характерна специфічна частина, що становить приблизно 80-90% загального складу органічної речовини в більшості мінеральних ґрунтів.

Гумусові речовини являють собою суміш різноманітних за складом і властивостями високомолекулярних органічних речовин, які містять азот, об'єднаних спільністю походження, деяких властивостей і рисами будови. Найважливіші з них: 1) специфічний колір, що варіює від темно-бурого, майже чорного, до червонувато-бурого і жовтогарячого для різноманітних груп і фракцій гумусових речовин; 2) кислотний характер, обумовлений карбоксильними групами; 3) вміст вуглецю від 36 до 62%, азоту від 2,5 до 5% у різноманітних групах і фракціях; 4) наявність у всіх групах циклічних фрагментів, що містять 3-6% гетероциклічного азоту; 5) наявність азоту, що не гідролізує, в кількості 25-35% від загального; 6) велика різноманітність речовин по молекулярних масах, що лежать у межах від 700-800 до сотень тисяч.

Гумусові речовини по розчинності і екстрагуємості поділяють на великі групи: фульвокислоти (ФК), гумінові кислоти (ГК) і гумін, іноді виділяють особливу групу гіматомеланових кислот.

Фульвокислоти. Найбільш розчинна група гумусових сполук, яка має високу рухливість, більш низькі молекулярні маси, ніж середньозавислі молекулярні маси гумусових речовин у цілому. Вміст вуглецю більш низький, ніж в інших гумусових речовинах. Мають відносно більш виражені кислотні властивості і схильність до комплексоі хелатоутворення. Переважають у ґрунтах підзолистого типу, червоноземах, деяких ґрунтах тропіків, сіроземах.

Гумінові кислоти. Нерозчинна в мінеральних і органічних кислотах група гумусових сполук. Мають у середньому більш високі молекулярні маси, підвищений вміст вуглецю (до 62%), менше виражений кислотний характер. Переважають у чорноземах, каштанових ґрунтах, іноді в сірих лісових і добре окультурених дерново-підзолистих.

Гумін. Частина гумусу, яка не екстрагує. Представлена двома типами сполук: гумусовими сполуками, найбільш міцно пов'язаними з глинистими мінералами (глино-гумусовий гумін); рослинними залишками, що розклались частково, і втратили анатомічну будову, та збагаченими найбільш стійкими компонентами, насамперед лигніном (детритний гумін).

Гіматомеланові кислоти. Група гумусових речовин із проміжними властивостями між фульвокислотами і гуміновими кислотами.

Особливості складу та будови гумусових речовин

Гумусові речовини є не хімічно індивідуальними сполуками, а групою речовин, які мають лише спільні риси будови, але варіюють за своєю природою і властивостями. Це варіювання виявляється в елементному складі гумусових речовин різноманітного походження, в наборі структурних одиниць, що складають молекулу, молекулярних масах і інших властивостях.

Найбільш збагачені вуглецем, а отже, і циклічними фрагментами гумінові кислоти, чорноземів і сіроземів, гумінові кислоти ґрунтів підзолистого типу за вмістом вуглецю і кисню дещо наближаються до фульвокислотам.

Вміст азоту у всіх групах гумусових речовин варіює від 2,5 до 5,0%.

У структурі молекул гумусових кислот умовно можна виділити відносно лабільну частину, що легко піддається деструкції, периферичну і відносно стійку частину ядерну. Ядерні фрагменти, як гумінових, так і фульвових кислот представлені переважно циклічними сполуками. Периферичні фрагменти, представлені переважно вуглеводами й амінокислотами, становлять за масою приблизно 40-60%. Периферичні фрагменти гумусових речовин відносно збагачені різними функціональними групами, які визначають багато хімічних властивостей і взаємодію гумусових сполук між собою, з мінеральними компонентами ґрунту і добрив, різноманітними токсичними сполуками, які потрапляють у ґрунт. До найбільш важливих функціональних груп належать карбоксильні, аміногрупи, спиртові і фенольні гідроксили, карбонільні, метоксильні і деякі інші.

Взаємодія гумусових речовин з мінеральними компонентами ґрунту, хімікатами та забруднювачами

Взаємодія з мінеральними компонентами

Наявність численних функціональних груп обумовлює різноманітні взаємодії гумусових речовин практично з усіма компонентами ґрунтів. Взаємодія гумусових речовин з мінеральними сполуками надає стабільність гумусу і сприяє формуванню специфічних ґрунтових акумуляцій гумусу, макроі мікроелементів, у деяких випадках призводить до характерного агрегатоутворення. Інші типи взаємодії, навпаки, збільшують лабільність мінеральних компонентів, сприяючи їх виносу за межі профілю.

Гумусові речовини активно впливають на поведінку в ґрунтах живильних елементів мінеральних гумусових речовин.

Основні типи взаємодії гумусових речовин із компонентами мінеральної частини ґрунту, що призводять до утворення органомінеральних сполук:

1. Сорбція гумусових речовин мінеральними сполуками твердої фази може тривати за участю різноманітних механізмів: іонного обміну, хемосорбції, комплексоутворювальної сорбції, інтерламілярного поглинання органічних речовин із невисокою молекулярною масою глинистими мінералами з розбухаючою кристалічною решіткою. Продукти взаємодії , що утворяться при цьому , називають сорбціонними комплексами (глино-гумусовими комплексами, мінералоорганічними з'єднаннями).

2. Утворення комплексно-гетерополярних солей спостерігається при взаємодії гумусових кислот із полівалентними металами: Fe³⁺, Fe²⁺, Al²⁺, Cu²⁺, Zn²⁺ і ін. Характерна особливість входження металу в аніонну частину молекули і нездатність його до реакцій іонного обміну. Утворення комплексних гетерополярних солей може протікати за схемою:

R



де М⁺ катіони Fe(OH)₂⁺, Fe(OH)²⁺, Al(OH)₂⁺ і т.д.

Наявність солей даного типу істотно змінює розчинність і міжфазний розподіл, міграцію й акумуляцію, доступність рослинам сполук полівалентних металів, особливо в тих ґрунтах, розчини яких містять помітні кількості органічних речовин. У умовах техногенних забруднень утворення комплексно-гетерополярних солей спостерігається з іонами важких металів. Комплексно-гетерогенні солі можуть взаємодіяти з розчинними фосфатами, багатьма пестицидами, змінюючи їхню рухливість, міжфазний розподіл, потрапляння в рослину.

3. Утворення простих гетерополярних солей спостерігається при взаємодії гумусових кислот з іонами лужних і деяких лужно-земельних металів (Са²⁺, Мg²⁺), а також з іонами амонію. Взаємодія протікає за схемою:

R

Іон металу при такому типі взаємодії легко дисоціює і обмінюються з іншими катіонами ґрунтового розчину.

Взаємодія гумусових речовин із хімікатами і забруднювачами

Участь органічної речовини у взаємодіях агрохімікатів і забруднювачів із ґрунтом проявляється в наступному: сприяє в кислих ґрунтах мобілізації елементів мінерального живлення з труднорозчинних добрив, наприклад, фосфору з фосфоритного борошна, прискорює розчинення вапна, гідролітичне розщеплення деяких пестицидів і т.д.;

викликає перехід у ґрунтовий розчин сорбірованих фосфатів, заміщаючи їх у складі ґрунтового сорбціонного комплексу;

бере участь в обмінному і необміному поглинанні катіонів, що входять до складу мінеральних добрив і хімічних меліорантів, пестицидів, радіонуклідів, важких металів;

знижує перехід фосфатів добрив у труднорозчинні форми;

установлено можливість утворення складних розчинних мінерально-гумусових сполук, що містять поряд із Fe або Al ще і фосфор, що створює умови для його активної міграції;

іноді катіони мінеральних добрив можуть утворювати в ґрунті розчинні гумати;

розчинні гумусові речовини можуть взаємодіяти з катіонами важких металів, а також із штучними радіонуклідами.

Органічна речовина у різних типах ґрунтів

Ґрунти різноманітних типів істотно відрізняються за кількістю і якістю органічної речовини. У таблиці 1 наведені показники, що характеризують стан гумусових речовин у дерено-підзолистих і чорноземних ґрунтах.

Органічна речовина неоднаково розподілена в профілях різноманітних ґрунтів. У широких межах варіює утримання гумусу у верхніх шарах різних ґрунтів від 0,5-1 до 10-12% і більше.

У залежності від співвідношення гумінових кислот до фульвокислот (Сгк : Сфк) розрізняють такі типи гумусу: гуматний (>1,5), фульватно-гуматний (1-1,5), гуматно-фульватний (1-0,5) і фульватний (<0,5). Складається закономірність, відповідно до якої за найбільш сприятливих умов гумусонакопичення формується гумус, відносно збагачений гуміновими кислотами.

Процеси перетворення органічних залишків

Органічні залишки , що надходять у ґрунт , піддаються різноманітним біохімічним і фізико-хімічним перетворенням, у результаті яких велика частина органічної речовини окисляється до кінцевих продуктів, переважно СО₂, Н₂О і простих солей, а менша, пройшовши складні зміни, називані в сукупності гуміфікацією, включається до складу гумусових речовин ґрунту. У самому загальному виді поняття гуміфікації може бути визначене як сукупність біохімічних і фізико-хімічних процесів, результатом яких є перетворення органічних речовин індивідуальної природи в специфічні гумусові речовини, що характеризуються деякими спільними властивостями і рисами будови.

Таблиця 4.1 Показники стану органічної речовини дерено-підзолистих ґрунтів і чорноземів звичайних

Показники	Дерено-підзолисті (суглинні)	Чорноземи звичайні
Розподіл за профілем	Різко убуваючий	Поступово убуваючий
Вміст гумусу у верхньому мінеральному обрії, %	1-4 (низький і дуже низький)	7-12 (високий і дуже високий)
Тип гумусу у верхньому обрії по співвідношенню Сгк : Сфк	0,4-1,0 фульватний і гуматно-фульватний	1,3-2,3 фульватно-гуматний і гуматний
Запас гумусу в прошарку 0-20 см, т/га	30-120 (середній, низький і дуже низький)	200-350 (дуже високий)
Вміст гумінових кислот, пов'язаних із Са, % до суми ГК	5-7 (дуже низький)	60-7(високий)

Деякі автори в поняття «гуміфікація» включають не тільки процеси утворення гумусових речовин, але і їхню подальшу трансформацію і деградацію до повної мінералізації.

Найважливіша кількісна характеристика гуміфікації коефіцієнт гуміфікації Кг, що представляє долю (або процентну частину) вуглецю органічних залишків, які включились до складу гумусових речовин при повному їхньому розкладанні. Коефіцієнт гуміфікації сильно залежить від гідротермічного режиму, ботанічного і біохімічного складу і дози органічних залишків, характеру їхньої локалізації і т.д. і коливається від одиниць до десятків відсотків.

Біохімія трансформації різноманітних компонентів рослинних залишків при гумусоутворенні вивчена недостатньо, тому існуючі схеми цього процесу носять гіпотетичний характер. На мал.2 подана схема можливого процесу, запропонована Л.Н.Александровою.

Таким чином, у всіх ґрунтах у різноманітних частинах профілю одночасно протікають складні процеси утворення гумусових речовин, відновлення їхнього атомно-молекулярного складу, що йде за типами фрагментарного або молекулярного обмінно-сорбційнного відновлення, а також деградація гумусових молекул аж до їхньої повної мінералізації.

Роль органічної речовини у ґрунтоутворенні, родючості і живленні рослин

Органічна речовина відіграє різноманітну роль як у формуванні характерних ознак ґрунту, так і в протіканні різноманітних процесів трансформації, масопереносу, живлення рослин. Всі групи органічної речовини ґрунтів виконують значиму, але різноманітну роль у ґрунтоутворенні, родючості і живленні рослин (мал.3, табл.2).

Рис. 4.2 Схема гуміфікації і подальшої трансформації гумусових речовин у ґрунті



Рис. 4.3 Участь різноманітних груп органічної речовини в процесах утворення і функціонування ґрунту (А трансформація органічних речовин при гуміфікації; Б процеси, які не пов'язані з гуміфікацію, але впливають на утворення, функціонування і біопродуктивність ґрунтів)

Таблиця 4.2 Участь різноманітних груп органічної речовини в процесах утворення і функціонування ґрунту

Група органічних речовин

Генезис ґрунтів

Живлення рослин

Санітарно-захисні властивості ґрунтів

Формування специфічного органопрофілю

Агрегатоутворення за участю гумусових и глиногумусових сполук

Формування лабільних міграціоноздатних сполук і залученя мін.компонентів у БГХ кругообіг

Формування складу і впливу гумусових речовин на водно-фізичні властивості

Джерело елементів мін. живлення рослин (N, Р, К, Са, мікроелементів)

Джерело органічного живлення гетеротрофних організмів і вплив на біологічну і біохімічну активність ґрунту

Джерело СО2 в приземному шарі повітря і вплив на продуктивність фотосинтезу

Прискорення мікробіологічної деградації пестицидів, каталітичний вплив на швидкість розкладання пестицидів

Закріплення забруднюючих речовин у ґрунтах (сорбція, комплексоутворення т ін.) , зниження потрапляння токсикантів у рослину

Вихідні органічні залишки

+

++

+

-

-

++

++

++

?

++

-

-

Детрит

+

++

+

-

+

++

++

++

?

+

-

-

Гумін

+

++

-

++

+

-

-

-

?

-

+

-

Гумінові кислоти

+

++

-

++

++

+

+

+

?

?

++

-

фульвокислоти

+

+

++

-

++

+

+

+

?

?

++

+

Примітка. «++» дія сильно виражена; «+» дія виражена помірковано; «-» дія не виражена; «?» відсутні чіткі підтвердження.

Контрольні питання

Назвіть головні групи органічних речовин у ґрунті.

У чому особливість елементного складу окремих груп гумусових речовин?

Розповісти про основні структурні одиниці гумусових речовин і їх вміст.

Які основні типи взаємодії мінеральної й органічної частин ґрунту і властивості продуктів, що утворяться?

Які головні показники гумусового стану ґрунту?

Які основні функції виконують різноманітні групи органічних речовин?

Література

Александрова Л.Н. Органическое вещество почв и процессы его трансформации. Л.:Наука, 1980.

Гришина Л.А. Гумусообразование и гумусное состояние почв. - М.:МГУ, 1986.

Дюшофур Ф. Основы почвоведения. - М.:Прогресс, 1970.

Кононова М.М. Органическое вещество почвы. - М.:АН СССР, 1963.

Почвоведение. Под ред. И.С.Кауричева. - М.:Агропромиздат, 1989.

Тема 5. Хімічний склад ґрунтів і ґрунтоутворюючих порід

Ґрунт складається з мінеральних, органічних і органо-мінеральних речовин. За хімічним складом він істотно відрізняється від вихідних порід, що утворюють ґрунт.

Головні особливості хімічного складу ґрунту присутність органічних речовин і в їхньому складі специфічної групи гумусових речовин, розмаїтість форм сполук окремих елементів і мінливість (динамічність) складу в часі.

Джерело мінеральних сполук ґрунту гірські породи, з яких складається літосфера. Органічні речовини потрапляють у ґрунт у результаті життєдіяльності організмів, що населяють ґрунт. Взаємодія мінеральних і органічних речовин створює складний комплекс органо-мінеральних сполук ґрунтів.

Мінеральна частина становить 80 90% і більше маси ґрунтів і тільки в органогенних ґрунтах знижується до 10% і менше.

У складі ґрунтів виявлені майже усі відомі хімічні елементи. Середні цифри, що показують вміст окремих елементів у літосфері і ґрунтах, стали називати кларками.

Вміст хімічних елементів у породах і ґрунтах.

Вміст окремих хімічних елементів у літосфері і ґрунті коливається в широких межах (табл. 5.1)



Таблиця 5.1 Вміст (у вагових відсотках) хімічних елементів у літосфері і ґрунтах (за А.П. Виноградовим)

Елемент	Літосфера	Ґрунт	Елемент	Літосфера	Ґрунт
О	47,2	49,00	Ug	2,10	0,63
Si	27,6	33,00	C	0,10	2,00
Al	8,87,13	7,13	S	0,09	0,085
Fe	5,1	3,80	P	0,08	0,08
Ca	3,6	1,37	Cl	0,045	0,01
Na	2,64	0,63	Mn	0,09	0,085
K	2,60	1,36	N	0,01	0,10

Кисень, кремній, алюміній, залізо. кальцій, натрій, калій і магній складають більш 99% загальної маси літосфери. Такі найважливіші для живлення рослин елементи, як вуглець, азот, сірка, фосфор, займають десяті і соті частки відсотка. Ще менше в земній корі мікроелементів.

Оскільки мінеральна частина ґрунту в значній мірі обумовлена хімічним складом гірських порід літосфери, спостерігається схожість ґрунту з літосферою за відносним вмістом окремих елементів. Проте в ґрунті в 20 разів більше вуглецю й у 10 разів більше азоту. У ґрунті більше, ніж у літосфері, кисню, водню (як елементів води), кремнію і менше алюмінію, заліза, кальцію, магнію, натрію, калію й інших елементів.

Вміст кремнезему в пухких породах майже завжди вищий, ніж у магматичних , але сильно коливається в залежності від генетичного типу ґрунтоутворюючої породи, її механічного складу. У піщаних породах міститься більш як 90% кремнезему, у суглинистих і глинистих його кількість знижується до 50 7-%, а вміст H₂O, Fe₂O₃ та інших окисів зростає.

С.В. Зонн (1969) запропонував такий поділ кори вивітрювання за молярним відношенням SiО₂ : R₂O₃ у мулистій фракції.

1. Алітні (SiО₂ : R₂O₃ < 2,5) із підрозділом на алітні (Al₂O₃ різко переважає над Fe₂O₃), феролітні (Al₂O₃ переважає над Fe₂O₃) і феритні (Fe₂O₃переважає над SiО₂ і Al₂O₃ не тільки в мулистій фракції, але й у корі в цілому).

2. Сіалітні ( SiО₂ : R₂O₃ > 2,5) із підрозділом на сіалітні і феросіалітні. Для останніх характерне співвідношення Si₂O : Fe₂O₃.

Найбільше рухливі серед продуктів вивітрювання прості солі; розчинність їх тим більша, чим нижча валентність їхніх іонів. Тому основ у пухких породах і ґрунтах у середньому менше, ніж у літосфері. В вологому кліматі пухкі породи бідні основами, у посушливому основи накопичуються.

За вмістом лужних і лужноземельних основ породи, що утворюють ґрунти, діляться на засолені, карбонатні і вилужені. У вилужених породах містяться не більш 1 3% кожного з окисів кальцію, магнію, натрію, калію. Карбонатні містять значну кількість (до 15 20%) карбонатів кальцію (CaCO₃). У засолених породах поряд із карбонатами кальцію багато сульфатів і хлоридів кальцію, магнію і натрію.

Ґрунти успадковують геохімічні риси вихідного матеріалу ґрунтоутворюючих порід: багатство породи кремнеземом позначається на його вміст в ґрунті; ґрунти, що розвиваються на карбонатній породі леси, мають і більше кальцію; засоленість ґрунтоутворюючої породи джерело засолення ґрунту і т.д. Проте материнська порода в процесі ґрунтоутворення змінюється. Кожний тип ґрунту набуває характерної диференціації на горизонти з певним хімічним складом. Для всіх ґрунтів, на відміну від порід, характерне накопичення органічної речовини у верхніх шарах, із якою пов'язана верхня акумуляція біологічно важливих елементів вуглецю, азоту, а для багатьох ґрунтів також фосфору, сірки, кальцію.

Ця особливість хімічного складу ґрунтів підкреслює самостійну хімічну природу ґрунтів, що відрізняє її від гірської породи.

Хімічний склад ґрунтів постійно змінюється відповідно до безперервності процесів вивітрювання і ґрунтоутворення.

Форми сполук хімічних елементів у ґрунтах і їх доступність рослинам.

Кисень. Входить до більшості первинних і вторинних мінералів ґрунтів, є одним з основних елементів органічних речовин і води.

Кремній. Найбільш поширена сполука кремнію в ґрунтах кварц (SiО₂). Кремній входить також до складу силікатів. При їхній руйнації кремнезем переходить у розчин у формі аніонів орто і метакремнійових кислот [ (SiО₄^4-) і (SiО₃^2-) ], силікатів натрію і калію, частково у формі золю. Одна частина розчиненого кремнезему вимивається з ґрунту, інша осаджується (при кислій реакції) у вигляді гелів (SiО₂ n Н₂O) аморфних осадів, які, втрачаючи воду, можуть переходити в кварц вторинного походження .

Алюміній. Містяться в ґрунтах в складі первинних і вторинних мінералів у формі органо-мінеральних комплексів і в поглиненому стані (у кислих ґрунтах). При руйнації первинних і вторинних мінералів, що містять алюміній, звільняється його гідроокис, значна частина якого при вивітрюванні залишається на місці і лише частково переходить у розчин у вигляді золю. При слаболужній реакції гідроокис алюмінію цілком випадає у вигляді колоїдних осадів - гелів (Al₂O₃ · nН₂O), що переходять при кристалізації у вторинні мінерали гібсит (Al₂O₃ · 3Н₂O), беміт (Al₂O · 3Н₂O). У кислому середовищі (pН<5) гідроокис алюмінію стає більш рухливим і алюміній з'являється в ґрунтовому розчині у вигляді іонів Al(OH)₂⁺, Al(OH)²⁺, що негативно позначається на рості рослин. Водорозчинний і колоїдний гідроокис, алюмінію взаємодіючи з органічними кислотами, утворює рухливі комплексні сполуки, у формі яких може переміщатися по профілю ґрунту.

Залізо. Необхідний для життя рослин елемент, без нього не утворюється хлорофіл. У ґрунтах воно зустрічається у вигляді первинних і вторинних мінералів силікатів, у виді гідроокисів і окисів, простих солей, у поглиненому стані, а також у складі органо-мінеральних комплексів. У результаті вивітрювання мінералів, що містять залізо, звільняється його гідроокис малорухома сполука, що випадає у формі аморфного гелю Fe₂O₃ · nН₂O, переходить при кристалізації в гетит Fe₂O₃ · nH₂O і гідро гетит Fe₂O₃ · 3Н₂O. Тільки в сильнокислому середовищі (pН<3) рухливість гідроокисів заліза збільшується й у ґрунтовому розчині з'являються іони заліза Fe³⁺ . У відновлювальних умовах окисне залізо переходить у закисне з утворенням розчинних сполук FeСО₃, Fe(HCO₃)₂, FeSO₄, доступних рослинам. Підвищена розчинність сполук заліза пригнічує рослини. На ґрунтах нейтральних і лужних із яскраво вираженими окисними процесами рослини можуть відчувати нестачу заліза, що проявляється як хлороз. Гідроокис заліза може утворювати з органічними кислотами рухливі форми комплексних сполук, здатних переміщатися по профілі ґрунту.

Азот. Входить до складу всіх білкових речовин, міститься в хлорофілі, нуклеїнових кислотах і ін. органічних речовинах живої клітини. Основна маса азоту ґрунтів зосереджена в органічній речовині. Кількість азоту перебуває в прямій залежності від вмісту в ґрунті органічної речовини, і насамперед гумусу. Накопичення азоту в ґрунті обумовлено біологічною акумуляцією його з атмосфери. У ґрунтоутворюючих породах азоту дуже мало. Азот доступний рослинам головним чином у формі амонію, нітратів, нітритів, що утворюються при розкладанні азотистих органічних речовин. Нітрити практично не містяться в ґрунтах. Амонійний і нітратний азот основна форма азотистих сполук, якими живляться рослини. Іон NH₄ легко поглинається ґрунтом із частковим переходом у необмінний (фіксований) стан. Іон NO₃ перебуває переважно в ґрунтовому розчині і легко використовується рослинами. В вологих районах нітрати схильні до вимивання. Забезпеченість рослин азотом залежить від швидкості розкладання органічних речовин.

Фосфор. Входить до складу багатьох органічних сполук, без яких не можлива життєдіяльність організмів. Поглинаючись у великих кількостях рослинами, фосфор акумулюється у верхніх горизонтах ґрунту. Валовий вміст його в чорноземах складає 0,35% і більше. У ґрунтах фосфор міститься в органічних і мінеральних сполуках. Органічні сполуки представлені нуклеїновими кислотами, нуклеопротеїдами, фосфатидами, сахарофосфатами і ін., мінеральні солями кальцію, магнію, заліза й алюмінію ортофосфорної кислоти. Фосфор у ґрунті входить до складу апатиту, фосфориту, вівіаніту, а також перебуває в поглиненому стані у вигляді фосфат-аніона. Апатит зустрічається в багатьох магматичних породах і складає 95% сполук фосфору в земній корі. У мінеральних сполуках ґрунтів фосфор представлений здебільшого малорухомими формами. Розчинність фосфатів кальцію, магнію, алюмінію і заліза тим вища, чим менша їх основність. У кислих ґрунтах фосфор здебільшого знаходиться у вигляді фосфатів заліза й алюмінію або зв'язаний із полутораокисами у вигляді адсорбційних сполук, здатних до часткового обміну їх фосфат іонів. Серед фосфатів заліза й алюмінію в ґрунті найчастіше представлені варісцит AlРO₄ · 2H₂O і стренгіт FePO₄ · 2H₂O. Зазнаючи вивітрювання, вони поступово трансформуються в більш основні і найбільш стійкі форми, наприклад аугеліт Al₃(OH)₃PO₄; вавеліт Al₃(OH)₃(PO₄)₂ · 5H₂O. У слабокислих, нейтральних і слаболужних ґрунтах переважають фосфати кальцію. Фосфати є основним джерелом фосфору для рослин. Фосфор органічних сполук засвоюється після їх мінералізації. Найбільш сприятлива реакція середовища для засвоєння рослинами фосфат-іонів слабокисла (pH 6 6,5).

Сірка. Входить до білкових речовин, ефірних олій. Потреба рослин у ній невелика, менша, ніж у фосфорі. Біологічна акумуляція сірки у верхніх шарах ґрунту залежить від умови ґрунтоутворення, валовий вміст SO₃ у верхніх шарах ґрунтів коливається в широких межах від 0,01 до 2% і більше. Сірка перебуває в ґрунті у вигляді сульфатів, сульфідів і в складі органічних сполук. При розкладанні органічної речовини, при окислюванні сульфатів утворюються сульфати. Сульфати калію, натрію, магнію й ін. добре розчинні у воді, слабко поглинаються у формі SO₄² і можуть накопичуватися в них тільки в умовах вологого клімату. Звичайно в ґрунтах міститься достатня кількість сульфатів для задоволення потреб рослин у сірці.

Калій. Здійснює важливі фізіологічні функції в організмах. Споживається рослинами у великих кількостях. Валовий вміст калію (К₂О) у ґрунтах відносно високий. У ґрунтах важкого механічного складу він складає 2% і більше, значно менше калію в легких ґрунтах. Основна частина калію в ґрунті входить до складу кристалічних ґраток первинних і вторинних мінералів у малодоступній для рослин формі. Деякі з цих мінералів, такі як біотит і мусковіт, віддають калій досить легко і можуть служити джерелом мобілізації доступного калію. Калій міститься в ґрунті також у поглиненому стані (обмінний і необмінний) і у формі простих солей. У цій формі він легкодоступний для рослин, але частина його незначна. Основним джерелом калію для рослин є обмінний калій. Його доступність тим більша, чим вища насиченість ним ґрунтів. Необмінний (фіксований) калій важкодоступний. Між обмінним і необмінним калієм у ґрунті існує певна рівновага. При споживанні обмінного калію його запаси поповнюються за рахунок необмінного.

Кальцій і магній. Необхідні елементи живлення рослин. Їм належить важлива фізіологічна роль. Магній входить до складу хлорофілу. Кальцій має велике значення в створенні сприятливих для рослин фізичних, фізико хімічних і біологічних властивостей ґрунту. У ґрунті кальцій і магній знаходяться в кристалічних ґратках мінералів, в обміннопоглиненому стані й у формі простих солей (хлоридів, нітратів, карбонатів, сульфатів, фосфатів). Кальцій серед поглинених катіонів займає в більшості ґрунтів перше місце, магній друге. Іон кальцію і магнію переважають у ґрунтовому розчині. CaCO₃, MgCO₃, як малорозчинні сполуки, широко поширені в ґрунтах і служать найважливішим джерелом кальцію і магнію. При взаємодії з вуглекислим газом, розчиненим у воді, карбонати переходять у більш розчинні бікарбонати:

CaCO₃ + CO₂ + H₂O > Ca(HCO₃)₂

MgCO₃ + CO₂ + H₂O > Mg(HCO₃)₂

Рослини звичайно не відчувають нестачі кальцію і магнію.

Мікроелементи ґрунтів

Багато елементів у ґрунтах містяться в мікрокількостях (<n.10 %). Вони складають особливу групу мікроелементів. До них відносяться бор (В), марганець (Mn), молібден (Мо), мідь (Си), цинк (Zn), кобальт (Со), йод (J), фтор (F) і ін.

Значення мікроелементів.

Мікроелементи грають важливу фізіологічну і біохімічну роль у житті організмів. Вони входять до складу ферментів, гормонів, вітамінів. Недостатній або надлишковий вміст мікроелементів призводить до порушення нормальної життєдіяльності організмів і розвитку різноманітних захворювань. Так, надлишок молібдену сприяє розвитку подагри, нестача йоду ендемії зобу.

Нестача мікроелементів (B, Mn, Zn, Cu, Co і ін.) у грунтах призводить до зниження врожайності рослин, їхньої якості.

Біогеохімічні провінції.

У зв'язку з особливостями складу порід, що утворюють ґрунт, наявності різноманітних рудних родовищ, розвитку елювіальних і акумулятивних процесів виділяють території з недостатнім або надлишковим вмістом тих або інших мікроелементів. Такі райони називають біохімічним провінціями. На території біохімічних провінцій у наслідок нестачі або надлишку мікроелементів і можуть виявлятися порушення нормального обміну речовин в організмів, і як наслідок, розвиватися специфічні захворювання біогеохімічні ендемії.

Крім відзначених природних чинників формування територій з аномальним вмістом мікроелементів, їхнє створювання може бути пов'язане з регіональним і локальним техногенним забрудненням, обумовленим викидами промислових підприємств, накопиченням надлишкових кількостей різноманітних компонентів, добрив і й іншими причинами.

Вміст мікроелементів у ґрунтах.

Кількість мікроелементів у ґрунтах насамперед визначається їхнім вмістом у вихідній материнській породі і впливом ґрунтоутворювального процесу на їхній подальший перерозподіл. При активному гумусуакумулятивному процесі вони накопичуються у верхній частині профілю; при інтенсивному розвитку елювіальних процесів (опідзолювання, лесиваж і ін.) верхні горизонти ґрунту можуть збіднюватися мікроелементами.

Як очевидно з даних, що приведені в таблиці 2, в основних ґрунтоутворюючих породах лісової, лісо-степової і степової зон міститься приблизно однакова кількість Zn, Co, Cu і Мо; піски і супіски істотно збіднені ними, а глинисті і сланці багатіші інших порід на Zn, Co і Cu.

На поглинання мікроелементів ґрунтами при техногенному забрудненні впливають механічний склад, реакція, вміст гумусу і карбонатів, ємність поглинання й умови водяного режиму.

У ґрунтах мікроелементи містяться в різноманітних формах: у кристалічних гратках мінералів у вигляді ізоморфної домішки, у формі солей і окисів, у складі органічних речовин, у іонообмінному стані й у розчинній формі в ґрунтовому розчині.

На поводження мікроелементів і форми їхніх сполук у ґрунтах впливають роблять окислювально-відновні умови, реакція середовища, концентрація СО₂ і вміст органічної речовини. Зміна окислювально-відновного стану ґрунтів істотно відбивається на поводженні мікроелементів із перемінною валентністю. Так, марганець при окислюванні (Mn²⁺ > Mn⁴⁺ ) переходить у нерозчинні форми, а хром ( Cr³⁺ > Cr⁶⁺ ) і ванадій (V³⁺ > V⁵⁺ ), навпаки, набувають рухливості і мігрують. При кислій реакції збільшується рухливість Cu, Zn, Mn, Co і зменшується рухливість Мо. Бор, фтор і йод рухливі в кислому і лужному середовищах.

Збільшення концентрації СО₂ у ґрунтовому розчині призводить до збільшення рухливості Mn, Ni, Ba у результаті переходу карбонатів у бікарбонати. Гумусові речовини й органічні речовини неспецифічної природи (мурашина, лимонна, щавлева й інші кислоти) можуть зв'язувати мікроелементи, створюючи як розчинні, так і важкодоступні рослинам сполуки.



Таблиця 5.2 Склад мікроелементів у ґрунтотворних породах, мг/кг

Порода	Zn	Co	Cu	Mo
Покривні суглинки	51,0	10,5	20,4	3,4
Валунні суглинки	50,4	10,3	20,0	2,9
Леси і лесовидні суглинки	81,1	8,0	24,3	3,6
Юрські глинисті сланці гірського Криму	138,0	18,0	37,0	3,0
Елювій юрських вапняків гірського Криму	73,0	4,5	17,5	5,9
Флювіогляціальні піски і супіски	12,3	1,5	5,6	1,1
Елювій андезіто-базальних порфіритів Кавказького узбережжя	98,0	7,0	56,0	5,4

У зв'язку з особливостями складу і властивостей ґрунту розвитком ґрунтоутворювального процесу у різноманітних ґрунтах спостерігається неоднотипний розподіл як загального вмісту, так і рухливих форм мікроелементів. У чорноземних ґрунтах, як наслідок тривалого розвитку гумусово-акумулятивного процесу, максимальний вміст мікроелементів спостерігається в гумусовому горизонті і в міру зменшення вмісту гумусу у профілі поступово знижується і кількість мікроелементів із мінімумом їх у породі.

Таблиця 5.3 Вміст рухливих форм мікроелементів у ґрунтах, мг/кг

Ґрунти	Cu у витяжці 1н HCL	Zn у витяжці 1н KCL	Mn у витяжці 1н HNO3	Mo у щавлево-кислій витяжці	З у витяжці 1н HNO3	У водяній витяжці
Підзолисті: мінімальне максимальне	0,1 6,7	0,05 26,0	2 300	0,02 0,45	0,1 3,0	0,02 0,6
Чорноземи: мінімальне максимальне	4 30	0,06 0,2	1 50	0,05 0,40	1 2,5	0,4 1,5
Каштанові: мінімальне максимальне	9,4 14	0,06 0,2	1,5 75	0,09 0,60	1 6	0,5 0,9

Для оцінки умов забезпечення потреби рослин у мікроелементах важливе значення має визначення вмісту їх рухливих форм. Кількість рухливих форм сильно варіює (табл.3), що пояснюється як генетичними особливостями ґрунтів, так і інтенсивністю їх окультурення.

Радіоактивність ґрунтів

Радіоактивність ґрунтів обумовлена вмістом у них радіоактивних елементів. Розрізняють природну і штучну радіоактивність.

Природна радіоактивність визивається природними радіоактивними елементами, що завжди в тих або інших кількостях присутні в ґрунтах і ґрунтотворних породах. Природні радіоактивні елементи підрозділяються на 3 групи.

Першу групу складають елементи, всі ізотопи яких радіоактивні. До них належать ряди урану радію торію й актінію. Найбільше значення з цієї групи мають ²³⁸U, ²³⁵U, ²³²Th, ²²⁶Rа, ²²²Rn.

До другої групи належать ізотопи звичайних елементів, які мають радіоактивні властивості. До них належать ⁴⁰K, ⁸⁷Rb, ⁴⁸Ca, ⁹⁶Zr і ін. Калій обумовлює найбільшу природну радіоактивність.

Третя група включає радіоактивні ізотопи, що утворюються в атмосфері під дією космічних променів: ³H, ⁷Be, ¹⁰Be, ¹⁴C.

Всі природні радіоактивні елементи в основному довго живучі ізотопи із періодом піврозпаду 10⁸ 10¹⁶ років. Вони випромінюють б і вчастинки і г промені. Природна радіоактивність в основному обумовлюється вмістом урану, торію, радію й ізотопу ⁴⁰К.

Валовий вміст природних радіоактивних ізотопів в основному залежить від ґрунтоутворюючих порід ґрунту. Ґрунти, що сформувалися на продуктах вивітрювання кислих порід, містять радіоактивних ізотопів більше, ніж сформовані на основних і ультраосновних породах; важкі ґрунти містять їх більше, ніж легкі.

Штучна радіоактивність обумовлена надходженням у ґрунт радіоактивних ізотопів, що утворюються в результаті атомних термоядерних вибухів, у виді відходів атомної промисловості, у результаті аварій на атомних підприємствах.

Найбільшу небезпеку в цьому відношенні викликають ізотопи ⁹⁰Sr і ¹³⁷Cs, оскільки саме вони обумовлюють штучну радіоактивність, характеризуються тривалим періодом піврозпаду (близько 30-ти років), мають високу енергію випромінювання і здатні активно включатися в біологічний круговорот. Загальним для ⁹⁰Sr і ¹³⁷Cs є досить повне їхнє поглинання твердою фазою ґрунту, тому основна їхня кількість(80-90%) закріплюється у верхньому горизонті (5-9см). При цьому найбільшу сорбцію мають ґрунти з високим вмістом гумусу, багаті мулистою фракцією і з монтморилонітовим і гідрослюдним складом глинистих мінералів. За своїми властивостями ⁹⁰Sr близький до кальцію, а ¹³⁷Cs до калію. Тому поводження цих радіоізотопів близько до поводження кальцію і калію.

Значна частина радіонуклідів цезію і стронцію закріплюється ґрунтами за типом обмінного поглинання, хоча ¹³⁷Cs здатний і до необмінного поглинання.

Міграція радіонуклідів також залежить від міцності зв'язків із ґрунтом. У легких ґрунтах вона виражена в більшому ступені, ніж у важких.

Контрольні питання.

1. У чому виявляється схожість і відмінність ґрунтів і порід за хімічним складом?

2. Які елементи переважають у ґрунтах? Зазначте форми їхніх сполук і рухливість.

3. Який валовий вміст азоту, фосфору, калію, сірки, кальцію, магнію в ґрунтах? Зазначте форми їхніх сполук і рухливість.

4. Як впливає хімічний склад ґрунтів і порід на ґрунтоутворення?

5. Розповісти про мікроелементи, їхнє значення для живлення рослин.

6. Чим викликається природна і штучна радіоактивність?

Література.

Вернадский В.И. Очерки геохимии.М.: Горгеонефтеиздат, 1934.