Тема 8. Химический состав почвы

С Химический анализ имеет основное значение при исследовании почв. Благодаря химическому анализу определяются обеспеченность почвы элементами, необходимыми для питания растений, химические особенности почвы, а также наличие или отсутствие вредных соединений. Учителя биологии и географии должны иметь представление о химическом анализе почвы и уметь произвести несложные реакции для характеристики почвы пришкольного участка и поля ученической производственной бригады.

В почве протекают разнообразные биохимические и геохимические процессы. С одной стороны, почва наследует те химические элементы, которые содержатся в почвообразующей породе в итоге геологического развития данного района. С другой стороны, эти химические элементы энергично перераспределяются под влиянием факторов гипергенеза, в первую очередь под влиянием жизнедеятельности животных и растений.

В результате почва представляет собой сложную многофазную и многокомпонентную систему, содержащую в тех или иных количествах все химические элементы таблицы Менделеева.

Некоторые химические элементы, независимо от количественного содержания, особенно характерны для почвы в целом и для её основных типов. Например, кремний для процесса почвообразования имеет меньшее значение, чем углерод, несмотря на то, что среднее содержание кремния в почве составляет 33 %, а углерода-2,0 %. Для формирования степных почв значительно большее значение имеет натрий, чем алюминий, хотя содержание алюминия в почвах более чем в 10 раз превышает содержание натрия. Различные химические элементы неодинаково ведут себя при почвообразовании. Содержание кальция и калия в почвах планеты примерно одинаковое, но кальций активно участвует в почвообразовании, а большая часть калия пассивна.

В качестве основных элементов питания растения поглощают из почвы азот, фосфор, калий, кальций, магний, железо, серу. При этом многочисленными экспериментами установлено, что для нормального развития растений необходимы все элементы питания, в том числе микроэлементы (цинк, медь, бор, йод, фтор, кобальт и др.) микроэлементы необходимы, так как они входят в состав различных витаминов, ферментов и гормонов, без которых нормальная физиологическая деятельность растений невозможна.

При химическом анализе почвы особенное внимание уделяется тем химическим элементам и их соединениям, которые играют существенную рель в почвообразовании к имеют важное значение для плодородия почв.

В составе почвы можно выделить (помимо воды), во-первых, группу химических соединений, представляющих собой более или менее неиз­менные частицы почвообразующей породы - различные минералы и облом­ки горных пород. Во-вторых, выделяются соединения, возникшие в про­цессе почвообразования. К этой группе относятся специфические поч­венные органические соединения (перегной, или гумус) и различные неорганические образования. Последнее представлено преимущественно солями (карбонатами, сульфатами, хлоридами, нитратами, фосфатами) кальция, натрия, калия и магния, гидроксидами железа и марганца (отчасти кремния и алюминия) и вторичными силикатами. К этой же группе относятся химические элементы, не образующие самостоятельных соединений, а находящиеся в почве в поглощенном состоянии.

Полный химический анализ почвы представляет собой довольно слож­ную и трудоемкую операцию, требующую специальных приборов и хорошо оборудованной лаборатории. Однако можно подобрать систему наиболее легко выполнимых химических определений, чтобы получить представление об основных особенностях химического состава почвы. Эта задача облегчается тем, что новообразованные почвенные соединения менее ус­тойчивы к воздействию химических реактивов, чем большая часть компонентов почвообразующих пород. Поэтому, при химическом анализе почв широко применяют различные вытяжки - кислотные, щелочные, солевые водные. Вытяжкой из почвы называют сумму соединений, растворимых в растворителе, которым воздействуют на почву. Растворителем может служить вода, а также растворы щелочей, кислот и солей.

По степени растворимости можно выделить следующие группы химических соединений почвы:

1. Легкорастворимые соединения. Сюда относятся хлориды натрия, магния, кальция, карбонаты натрия; сульфаты натрия и магния; нитраты, нитриты и некоторые другие. Соединения этой группы легко растворяются в дистиллированной воде. Кроме перечисленных минеральных солей, в воде растворяется некоторые органические соединения (водо­растворимая часть гумуса).

2. Среднерастворимые соединения плохо растворяются в воде, но хоро­шo - в слабых растворах кислот. К этой группе относятся карбонаты кальция и магния, сульфаты кальция и частично гидроксиды железа. Эти соединения растворяются з воде в IOOC раз хуже растворимых солей, однако, при присутствии последних их растворимость повышается, хотя и остяется очень низкой. Карбоната кальция и магния и сульфат каль­ция хорошо растворяются в соляной кислоте (концентрация 5-IO %}; большая концентрация кислоты отрицательно сказывается на раствори­мости сульфата кальция.;

3. 3. Некоторые химические соединения не растворяются ни в воде, -ни в слабых кислотах, но хорошо растворяются в щелочах. Примеры подобных соединений - гуминовые кислоты и их соли (важные составные части почвенного гумуса), аморфная окись кремния и некоторые другие обра­зования. Эти соединения обычно растворяются 10-процентным раствором соды или однонормальным раствором едкого натрия.

Присутствие легко- и среднерастворимых соединений в почве имеет очень важное значение. Содержание в верхней части почвенного профи­ля легкорастворимых солей в количестве, превышающем 0,2 %, свиде­тельствует о засолении почвы. При содержании легкорастворимых солей в количестве более 1 % почвы относятся к солончакам. Засоленные почвы, не подвергшиеся специальным мелиоративным мероприятиям, малопригодны для производственного использования. Отрицательное влияние легко- и среднерастворимых солей на плодородие почвы неоди­наково. Наиболее вредными для растений солями являются карбонаты кальция и магния, а также сульфат кальция (гипс). Вредное влияние на растения оказывает закись железа; гидраты окиси безвредны.

Ниже приведено описание некоторых химических реакций, выполнение которых несложно и производится при помощи распространенных реакти­вов. Эти определения, конечно, не могут заменить специального хими­ческого анализа почвы, однако полученные результаты дают известное представление о химических особенностях анализируемой почвы.