Почвенный раствор и плодородие почвы

В почвах также широко представлены другие виды сорбционных взаимодействий — поглощение молекул по типу физического взаимодействия, химического взаимодействия с образованием различных по характеру и прочности связи сорбционных систем и т.д. Процессы сорбционного закрепления молекул имеют исключительно важное значение в сохранении и относительной стабилизации почвенного гумуса, детоксикации многи

х пестицидов, вносимых в пахотные почвы.

Комплексо — и хелатообразование широко представлено в почвах благодаря наличию в них многих веществ, особенно органических, способных способных образовывать особый класс более сложных химических соединений, отличающихся характерным строением, в частности, наличием атома металла (реже неметалла) в определенном валентном состоянии, связанного с одним или несколькими способными к самостоятельному существованию ионами или молекулами. Вещества типа хелатов представляют собой особую группу комплексных соединений.

Комплексо- и хелатообразование может протекать в почвенном растворе практически без участия твердой фазы. В результате этих процессов существенно изменяются свойства молекул и ионов, участвующих во взаимодействии. Например, ионы металлов, входящие в состав комплексных соединений, могут полностью утратить способность к обменномк поглощению, и за счет этого существенно увеличивать способность к перемещению в составе почвенного раствора. Изменяется и способность к биологическому поглощению закомплексованного иона. В настоящее время комплексообразованию придается важное значение в процессах трансформации и миграции вещества во многих почвах.

В почвах также могут протекать реакции комплексообразования, сопровождающиеся переходом продуктов взаимодействия, образующих комплекс, в твердую фазу почвы. В этом случае имеет место так называемая комплексообразовательная сорбция.

Физико-химическое разложение вещества в почве наиболее изучено для некоторых веществ, поступающих в почву извне, Например, органических пестицидов, молекула которых распадаются на более простые соединения. Известно, что в этом распаде определенную роль может играть гидролиз, в частности, с участием гидролитических ферментов, образующихся микробилогическим путем. Некоторые компоненты почвы, например гумус, могут играть роль катализаторов, существенно ускоряющих химические процессы. Определенная роль отводится и фоторазложению - распаду вещества под действием солнечного света. Почвенные соединения также подвержены разложению под влиянием абиогенных физико-химических факторов, в т.ч. процессов кислотного и щелочного гидролиза некоторых минералов.

Почвенные растворы также участвуют в процессах перемещения вещества. В почвах, расположенных на территориях с достаточным количеством атмосферных осадков, наблюдается более или менее интенсивное нисходящее перемещение почвенной влаги, вместе с которой перемещаются и растворенные вещества, а также взвешенные тонкодис-персные частицы. Этим потокам традиционно отводилось очень очень большое место в формировании многих типов почв.

В естественных биогеоценозах на почвах подзолистого типа, в меньшей степени в других типах почв, благодаря нисходящей абиогенной миграции осуществляется возврат в корнеобитаемый слой биофильных элементов, вынесенных на поверхность почвы биологическим путем. Основные звенья биогеохимического круговорота веществ в почвах включают биологическое перемещение вещества снизу вверх и абиотическую миграцию его в обратном направлении. Благодаря абиотической нисходящей вертикальной миграции происходит перемещение удобрений, сельскохозяйственных ядохимикатов, различных загрязнений по профилю почв и частичное их поступление в грунтовые воды.

Пути вертикальной миграции вещества в почвах довольно сложны. В почвах осуществляется не сплошной фронтальный перенос влаги и растворенных веществ, а перемещение локализовано по трещинам, ходам корней и т.д. Кроме того, направление потоков вследствие неоднородности почвы, наличия постоянных и временных водоупоров и по другим причинам часто более или менее значительно отклоняется от строго вертикального, переходя в ряде случаев в боковые латеральные потоки.

В процессе миграции меняется состав почвенного раствора. Это связано с тем, что средняя скорость перемещения растворенного вещества ниже скорости перемещения воды, т.к. вода перемещается по полостям и объемам почвы, не заполненным твердой фазой, а почвенный раствор вследствие большей или меньшей сорбируемости, пемещаясь по тем же каналам, что и вода, периодически входит в состав твердой фазы, т.е. Одновременно с перемещением вещества в составе жидкой фазы протекают процессы его сорбции и десорбции. При исследовании скорости и путей перемещения почвенных растворов удобно использовать изотопно-индикаторный, а также лизиметрический методы. При этом удается наблюдать траектории перемещения вещества, оценивать средние скорости перемещения и т.д. Используется также метод лизиметрических хроматографических колонок, разработанный Кауричевым и Ноздруновой.

Анализ сорбированного вещества позволяет установить, какое его количество может выноситься из определенной части почвы или вносится в нее за время наблюдения.

Перемещение вещества с восходящими потоками почвенной влаги обычно наблюдается в аридных регионах, например, в зоне сухих степей, с ограниченным количеством осадков. После весеннего снеготаяния и увлажнения почвы в период установления жаркой сухой погоды влага начинает интенсивно испаряться с поверхности почвы. В этом случае при наличии единой ненарушенной капиллярной системы , что характерно для целинных почв, обогащенных тонкодисперсными частицами (глины, суглинки) происходит перемещение влаги в значительной толще почвы, порядка нескольких десятков сантиметров и более. В некоторых случаях в перемещение вовлекаются засоленные грунтовые воды. Таким путем формируются поверхностные скопления солей, иногда образующие сплошные солевые корочки.

В незначительных масштабах подобные механизмы перемещения наблюдались даже в пахотных почвах гумидных областей (таежная зона). При этом было обнаружено не только перемещение растворенных веществ, но и илистых частиц самой почвы с сорбированными на этих частицах веществами. Восходящее перемещение растворенных веществ является главной причиной развития процессов вторичного засоления, которое наблюдается в условиях неумеренного орошения пахотных почв при соединении почвенной влаги с засоленными грунтовыми водами. Это явление, связанное с ошибками при орошении, может принести значительный ущерб сельскому хозяйству.

Экспериментальное исследование восходящих потоков в почве проводится теми же методами, что и при нисходящей вертикальной миграции.

Почвенные растворы участвуют также в поверхностных и внутрипочвенных перемещениях вещества, которые наблюдаются практически во всех почвах. Однако местные условия существенно влияют на проявление этих процессов. Так, поверхностный сток особенно развит на почвах тяжелого механического состава, залегающих на склонах.

 Скачать реферат