- •1) Это обеспечение существования жизни на Земле.
- •3)Регулирование химического состава атмосферы и гидросферы.
- •6)Сохранение биологического разнообразия.
- •Органическое в-во почв
- •1.Группы организмов:
- •3.Влажность, аэрация, р-ция среды, оВусл-я
- •1)Конденсационные (полимеризационные) гипотезы (Трусов, Кононова, Фляйг)
- •2)Гипотезы окислительного кислотообразования (Александрова)
- •5 Признаков гумусовых в-в:
- •III.Составляют адсорбционные органоминеральные соед-я: алюмо- и железогумусовые комплексы, глинисто-гумусовые комплексы.
- •Формы воды в почве.
- •5.1.1Капиллярно-подвешенную,
- •5.1.2 Капиллярно-подпертую,
- •5.1.3.Капиллярно-посаженную.
- •Химический состав почвенных растворов различных типов суглинистых почв, мг/л (средние данные за вегетационный период
- •Почвенный воздух
- •Роль поглотительной способности почв в процессах почвообразования и формировании почвенного плодородия.
- •Кислотность, щелочность, буферность
- •Состояния почв
- •3 Условия для глееобразования:
- •1)Переувлажнение:
- •2) С преобладанием восстановительных условий.
- •Тепловые свойства почв
- •3 Вида теплоемкости почв:
- •Уровни структурной организации почв
- •Структура почв
- •3 Группы структурных отдельностей в почвах (мм):
- •5. Сложение почв.
- •Почвенные гор-ты
- •III.Иллювиальные гор-ты
- •IV.Метаморфические гор-ты:
- •V.Аккумулятивные (гидрогенно-аккумулятивные) гор-ты:
- •VI.Глеевые гор-ты:
- •2. А) метод молекулярных отношений.
- •3) Метод стабильног компонента
- •6)Методы микроморфологической оценки в шлифах
- •Эпп, комплект и комплекс
- •6.Криогенные пр; 7.Антропогенные пр.; 8.Педотурбационные пр.; 9.Деструкционные пр.
- •Почвообразовательный процесс
- •Эволюционные ряды почвообраз-я (Ковда, Розанов)
- •3 Группы мп:
- •Первичное почвообраз-е
- •Биогенно-аккумулятивные процессы
- •Гипотезы образования органического в-ва почвы
- •Биомасса, производимая травянистой растительностью
- •I.Элювиальные гор-ты:
- •Вгляды ученых на формир кислых элюв-иллюв дифференцированных почв:
- •Лессиваж
- •Альфегумусовый процесс
- •Элювиально-глеевый процесс (глеевый)
- •Подзолообразование
- •Иллювиально-аккумулятивные процессы
- •Роль восстановит пр в формировании элювиальных гор-тов
- •Схемы строения профилей разных типов эл-ил диф почв
- •1 Подзол: a-е- b f,al, h-с
- •4.Подзолисто-глеевая: а- Eg- b t,h,f,al,g-Cg
- •Совместное проявление различных процессов. Псевдооподзаливание. Псевдооглеение.
- •Ов обстановка, ее влияние на почвообразование
- •Типы ов осбановки (перельман), типы ов режима почв
- •Глеевый пр: условия проявления, географич распространение
- •3 Условия для глееобразования:
- •1)Переувлажнение:
- •Сущность глеевого процесса
- •3 Условия для глееобразования:
- •1)Переувлажнение:
- •Поведение железа в различных ов условиях
- •Поведение азота в различных ов условиях
- •Поведение серы в различных ов условиях
- •Сульфатное оглеение
- •Сульфидное оглеение
- •Солонцы
- •Необходимые условия образования солонцов
- •Физико-химические условия образования солонцов
- •Сущность солонцового процесса:
- •Пути образования солонцов
- •Пр осолодения: условия протекания, сущность
- •Сода:пути образования
- •Гидрогенно-аккумулятивные процессы
- •Миграция и аккумуляция соединений Si
- •1)Гидрогенная (окремнение)
- •2)Биогенная
- •Засоление
- •Гипс: гидрогенное накопление
- •Гидрогенное формир карбонатного гор-та, окарбоначивание
- •Миграция и аккумуляция железа
- •Железо: гидрогенное накопление
- •Олуговение
- •Роль карбонатов в формир хим и физ св-в почв (содержание и состав гумуса, щелочность, состояние ппк)
- •Карбонатно-кальциевое равновесие, факторы миграции карбонатов
- •Эпп миграции и аккумуляции карбонатов
- •Новообразования карбонатов
- •Иллювиально-аккумулятивные процессы
- •Режимы почвообразования
- •Группировка почв по оВрежиму
- •10. Плодородие почв
- •1) Гранулометрический состав почвы
- •1)Механическая обработка почвы,
- •2) Удобрения и
- •3)Сами культурные растения.
- •Планетарные термические пояса
- •2.Гидротермический коэффициент г.Т.Селянинова
- •3.Коэффициент увлажнения н.Н.Иванова
- •1)Магматические (или массивно-кристаллические),
- •2) Метаморфические и
- •3) Осадочные
- •3) Осадочные почвообразующие породы
- •11. Роль хозяйственной деятельности человека в почвообразовании
- •11.2 Экологические функции почв
- •1)Обеспечение постоянного взаимодействия большого геологического и малого биологического круговоротов (циклов) веществ на земной поверхности.
1.Введение.
Понятие о почве как о самостоятельном естественно-историческом теле.
определение почвы он дал в своей знаменитой монографии «Русский чернозем» (1883) и в статье 1890 г., посвященной вопросу о соотношениях между возрастом местности и распределением разных типов почв. Здесь он предложил понятие о почве «как о вполне самостоятельном естественно-историческим теле, которое является продуктом совокупной деятельности: материнской породы (грунта), климата и организмов, помноженная на время».
Самое главное в докучаевском определении почвы, сыгравшем столь выдающуюся роль в развитии новой науки, — это то, что оно,
1), ставит почву в ряд самостоятельных природных тел, качественно отличающихся от всех иных тел природы.
2) согласно докучаевскому определению, почва — это явление историческое, имеющее свой возраст и историю образования.
3) это подчеркнутое в самом определении наличие функциональных связей между почвой и всеми другими природными телами и явлениями.
«Почвы — это поверхностные минерально-органические образования, которые всегда имеют свое собственное происхождение; они всегда и всюду являются результатом совокупной деятельности материнской горной породы, живых и отживших организмов (как растений, так и животных), климата, возраста страны и рельефа местности...».
Функциональную взаимосвязь между почвенным покровом и главнейшими факторами почвообразования В. В. Докучаев выразил формулой
П=f(K, О, Г, Р)Т где П — почва; К — климат; О — организм; Г — горные породы; Р — рельеф; Т — время. Климат, материнские горные породы, живые и отмершие организмы и рельеф рассматриваются В. В. Докучаевым как элементы внешней среды, возраст территории отражает развитие почв во времени.
Докучаевское учение о факторах почвообразования, как основополагающее в учении о генезисе почв, получило свое дальнейшее развитие в трудах его учеников и последователей — К. Д. Глинки, С. А. Захарова, Б. Б. Полынова, А. А. Роде, И.П. Герасимова, В. А. Ковды, В. Р. Волобуева и многих других русских ученых.
Среди иностранных ученых необходимо назвать американского почвоведа Ганса Йенни Он опубликовал работу, посвященную специальному исследованию факторов почвообразования, в которой, исходя из формулы В. В. Докучаева, попытался впервые количественно оценить вклад тех или иных факторов в совокупное их влияние на результирующее почвообразование.
Заслуги Докучаева
-
учения о почве как самостоятельном теле природы,
-
учения о факторах почвообразования,
-
учения о зональности почвенного покрова.
-
Им разработаны и основные методы почвенных исследований — профильно-морфологический, сравнительно-морфологический, заложены основы современной картографии почв.
-
системный подох к изучению
Учение Д. о почвенных Зонах (изогумусовые полосы).
Концепция факторов почвообразования и их закономерной географии на поверхности Земли позволила В. В. Докучаеву выдвинуть положение о том, что почвы распространены на земной поверхности не случайно, а подчиняются общему закону природной широтной зональности, а каждой природной зоне соответствует свой «зональный» тип почвы. Его работа-«К учению о зонах природы» (1899). Д. даже составил карту зон почвенных Северного полушария (1899).
Зональный, тип почвы. –это тип, сформированный на плакорных пространствах, не испытывающих влияния сопредельных ландшафтов, и в условиях увлажнения только за счет атмосферных осадков, т. е. в условиях автономного ландшафта.
Уже в работах Нижегородской экспедиции (1882—1886) участвовали ученики В. В. Докучаева: Н. М. Сибирцев (впоследствии профессор, создатель первого учебника генетического почвоведения), А. Р. Ферхмин (историограф докучаевско-го периода почвоведения), В. II. Амалицкий, Ф. Ю. Левинсон-Лессинг (впоследствии академик, основатель петрографии), И. К. Кытманов, П. А. Земятченский, П. Ф Бараков, Н. Н. Бурмачевский, А. Н. Краснов (географ, ботаник, почвовед, основатель Батумского ботанического сада).
В Полтавской экспедиции (1888— 1894) к ним присоединились В И. Вернадский (впоследствии академик, основатель биогеохимии и современного учения о биосфере и ноосфере), ботаники Г. Н. Танфильев и Г.Н.Высоцкий (впоследствии профессора, основатели агролесомелиорации).
В особой лесной экспедиции по борьбе с засухой (1892—1897) начали работать
К. Д. Глинка (впоследствии академик, первый русский президент Международного общества почвоведов), П. В Отоцкий (первый редактор журнала «Почвоведение», основанного в 1899 г ),
Г. Н. Адамов. Учениками В. В. Докучаева были профессора С. А. Захаров, Н А. Димо, Г. Ф. Морозов (основатель современного учения о лесе), академики Л.И.Прасолов и Б. Б. Полынов.
В развитии почвоведения в США большую роль сыграли работы Е. В. Гильгарда (1833—1916) и М. Уитни (1860—1927). Первый известен как основатель почвенной школы США (его первая работа по классификации почв, основанная на близких к докучаевским новых идеях, вышла в 1893 г), а второй — как организатор почвенной службы США и автор первой систематики американских почв. Однако в обеих работах было еще очень много от старых агрогеологических позиций.
Интенсивное развитие почвоведения в этот период в Европе связано с именами М. Э. Вольни (1846—1901) и Э. Раманна в Германии, Ю. Шлезинга (1824—1919) во Франции, Г. М. Мургочи (1872—1925) в Румынии, Н. П. Пушкарова (1847—1943) в Болгарии, П. Трейца (1866—1935) и А. Зигмонда (1873—1939) в Венгрии, С. Миклашевского (1874—1949) в Польше, И. Конецкого в Чехословакии, Б. Аарнио и Б. Фростеруса в Финляндии.
Почва — особое тело природы
все природные физические тела Земли на живые (живущие организмы) и косные (горные породы и минералы, магма), то почва среди них занимает особое промежуточное положение, являясь, биокосным телом природы. Особое положение почвы определяется тем, что, во-первых, в ее составе участвуют как минеральные, так и органические вещества и, что особенно важно, большая группа специфических органических и органоминеральных соединений — почвенный гумус. Кроме того, неотъемлемую часть почвы — ее живую фазу — составляют живые организмы: корневые системы растений, почвообитающие животные разного размера вплоть до одноклеточных Protozoa, огромное разнообразие микроорганизмов. Именно поэтому почва является многофазной системой, включая твердую, жидкую, газообразную и живую фазы в отличие от других природных тел. Даже аналитически невозможно отделить почвенные микроорганизмы от почвенного гумуса, что выражается в их суммарном определении общего содержания органического вещества в почве.
Место и роль почвы в природе
Место и роль почвы в биосфере
Располагаясь на границе соприкосновения и взаимодействия планетарных оболочек — литосферы, атмосферы, гидросферы — и развиваясь в результате их взаимодействия, трансформированного через активную (при жизни) и пассивную (после отмирания) деятельность наземных организмов, почва играет специфическую роль в этой сложной системе земных геосфер, формируя особую геосферу — педосферу, или почвенный покров Земли
Одновременно почва является компонентом биосферы — области распространения жизни на Земле, по определению академика В. И. Вернадского.
Глобальные функции почвы-
1) Это обеспечение существования жизни на Земле.
2) обеспечение постоянного взаимодействия большого геологического и малого биологического круговоротов (циклов) веществ на земной поверхности
3)Регулирование химического состава атмосферы и гидросферы.
4) регулирование биосферных процессов, в частности плотности жизни на Земле, путем динамичного воспроизводства почвенного плодородия, в чем опять-таки рельефно проявляется диалектика природы, поскольку почва имеет свойства, обеспечивающие жизнь растений, и лимитирующие ее факторы. Распределение живых организмов на суше Земли и их плотность в значительной степени определяются географической неоднородностью почвы и ее плодородием наряду с климатическими факторами
5)Аккумуляция активного органического вещества и связанной с ним химической энергии на земной поверхности.
6)Сохранение биологического разнообразия.
концепция почвы как компонента биосферы, развивалВ. А. Ковда и его школа. Согласно этой концепции почва рассматривается диалектически как элемент почвенного покрова — специфической оболочки Земли, педосферы, как компонент биосферы — области сосредоточения жизни — и как подсистема в природных и антропогенных экосистемах. Такой тройственный подход к почве позволил особенно плодотворно развивать направление исследований, связанных с проблемами биологической продуктивности суши земного шара и создания управляемых экосистем.
Развивая и углубляя идеи В. И. Вернадского о биосфере и ноосфере, советские почвоведы на основании этой концепции внесли существенный вклад в исследование и теоретическое обобщение новейших проблем биосферы. В частности, накоплен огромный фактический материал по биологическому круговороту, элементов в экосистемах биосферы (Б. Б. Полынов, Н. П. Ре¬мезов, В. А. Ковда, С. В. Зонн, Н. И. Базилевич, Т. И. Евдокимова и многие другие). Вскрыты циклы особенно важных биофилов и их изменения иод влиянием хозяйственной деятельности человека. Биологическая продуктивность планеты опирается на нормальное гармоническое функционирование организмов и почвенного покрова в биосфере и прежде всего на исторически сложившиеся циклы химических элементов и потоки энергии.
С.Н. Кравков (1937, с.17) - "процессы превращения той или иной горной породы в почву подразумевают непременное участие в этой работе элементов биосферы", относя к ним не только живые организмы, но и продукты их разложения и минерализации.
Биосфера - та область планеты, в которой существует или когда-либо существовала жизнь и которая постоянно подвергается или подвергалась воздействию живых организмов. Верхняя граница биосферы ограничена озоновым слоем атмосферы, задерживающим жесткое ультра-
фиолетовое излечение, нижняя граница - тепловым барьером в литос- фере. В.И.Вернадским разработано представление о биосфере, как глобальной единой системе Земли, где весь основной ход геохимических и энергетических превращений определяется жизнью.
КОМПОНЕНТЫ БИОСФЕРЫ:
1)Первая и важнейшая групп – это живое вещество – совокупность живых организмов.
2)Вторая группа – это биогенное вещество (продукты, созданные живым веществом, например: угли, сапропели, гумус).
3)третья - важнейшая группа включает в себя биокосные образования - продукты, образовавшиеся в результате взаимодействия живых организмов и неживой материи – почвы, илы, осадочные породы, некоторые газы).
Биогеоценоз - понятие, близкое по смыслу к понятию “экосистема”, но относящееся к определенной территории, участку суши, который занят определенной единицей растительного покрова - фитоценозом.
Экосистема- любая совокупность организмов и неорганических компонентов, между которыми происходит обмен веществом, энергией, информацией. В качестве экосистемы можно рассматривать грядку в теплице, луг, лес, космический корабль, биосферу в целом.
Почва как средство производства и предмет труда в сх. ???????
Место и роль почвы в жизни и деятельности человека
В экосфере, т. е. природной среде обитания человека, почве принадлежит существенная роль, поскольку именно благодаря почве обеспечивается главная масса получаемой им пищи.
Почва — это основное средство сельскохозяйственного производства, относящееся к категории невозобновимых природных ресурсов.
Почва по отношению к человеческому обществу имеет двойственную природу: с одной стороны, это физическая среда, Жизненное пространство существования людей, а с другой — это экономическая основа, средство производства.
Все крупные международные декларации и соглашения последнего времени по проблемам природопользования (Всемирная стратегия охраны природы, Всемирная почвенная хартия, Основы мировой почвенной политики) подчеркивают значение почвы как всеобщего достояния человечества, рационально использовать и охранять которое должны все люди Земли для современного и грядущих поколений.
Вопросы землепользования человеком затрагивают большой и сложный комплекс социально-экономических аспектов, в частности вопросы земельной собственности, земельного законодательства, земельного права, экономической оценки земли и др. Неслучайно одним из первых декретов Советской власти, ознаменовавших рождение нового социалистического общества на планете, был Декрет о земле (1917 г.), провозгласивший отмену частной собственности на землю и передачу ее в собственность всего народа.
Связь почвоведения с другими науками
Современное генетическое почвоведение развилось из геологии и до сих пор сохраняет с ней методические и методологические связи. Изучение геологического строения и геологической истории земной поверхности в целом или отдельной местности позволяет правильно понять генезис почв и почвенного покрова, пространственную дифференциацию почв. Петрография, минералогия, кристаллография дают почвоведам методические основы исследования минералогического состава почв и закономерностей его формирования и трансформации. Гидрогеология помогает решать вопросы формирования и функционирования водного режима почв. Для познания генезиса и эволюции почв необходимы данные и методы динамической геологии, в частности таких ее разделов, как тектоника, вулканология, сейсмология. Геоморфология помогает понять и оценить роль рельефа в почвообразовании и географии почв. Составить правильно почвенную карту нельзя без знания геодезии и картографии и без использования их специфических методов. Почвоведение тесно связано с геохимией, в частности с биогеохимией и гидрохимией, в вопросах изучения процессов и закономерностей миграции и трансформации веществ на поверхности Земли. Климатология и метеорология помогают почвоведам оценивать роль климата и атмосферных факторов в почвообразовании, в создании и поддержании почвенных режимов, в частности водного и теплового режимов почв, а также в географическом распространении почв на земной поверхности.
Ряд наук биологического цикла особенно важен в изучении плодородия почвы и вопросов почвенного питания растений. Почвоведение широко использует методы и подходы микробиологии, биохимии, физиологии растений. Тесно связаны почвоведы с ботаниками (генезис и география почв), с зоологами (почвенная зоология). Необходимы почвоведам и знания экологии растений и животных.
Химия-аналитической химии, органической химии, физической химии, коллоидной химии, а изучение физики почв основано на приложении к почве законов общей физики.
Связь почвоведения с математикой. С одной стороны, это широкое использование статистических и вероятностных подходов для оценки почвенной неоднородности разных уровней и оценки почвенного плодородия (бонитировка почв); с другой— математическое описание тех или иных физических и химических процессов в почвах; с третьей — имитационное математическое моделирование почвенных процессов, таких, как передвижение воды или солей в почвах.
Созданная В. В. Докучаевым теория и методология генетического почвоведения явилась плодотворной основой формирования ряда новых наук — ландшафтоведения, биогеохимии, лесоведения, агролесомелиорации, геохимии ландшафтов, геоботаники, биогеоценологии. На базе докучаевской методологии его ученик и последователь академик В. И. Вернадский заложил основы современного учения о биосфере и ноосфере. Существенную роль докучаевские концепции сыграли в развитии современной экологии и учения об окружающей среде. Принятый сейчас во многих науках так называемый «экологический подход» — это не что иное, как классический докучаевский подход.
Основные научные направления в системе почвоведения
|
Почвоведение |
|
Фундаментальное или Общее почвоведение |
|
Прикладное или частное почвоведение |
Педогоника: -Морфология почв -ХП -ФП -Минералогия почв -БП -Энергетика почв |
|
Сельскохозяйственное почвоведение |
Педография - География почв -Картография почв -Систематика почв -Экология почв -Оценка почв -Информатика |
Мелиоративное почвоведение |
|
Историческое почво-ие -Генетика почв -Палео почвоведение |
Лесное почвоведение |
|
Динамическое почв-ие -Плодородие -Мелиорация -Технология почв -Эрозия -Охрана почв |
Санитарное почвоведение |
|
Региональное почвоведение |
Инженерное почвоведение |
|
История и методология науки |
Экологическое почвоведение |
Фундаментальное, или общее, почвоведение, которое иногда называют педологией (от греч. pedon — почва), направлено на изучение всех особенностей почвы как природного тела. Прикладное, или частное, почвоведение состоит в изучении различных аспектов использования почвы человеком. Прикладное почвоведение также дифференцируется в зависимости от области использования почвы в хозяйственной деятельности человека
Динамическое почвоведение, включающее исследования процессов почвообразования и современных почвенных режимов. Изучаются взаимодействие биологического и геологического круговоротов веществ при почвообразовании, водный и тепловой режимы почвы, трансформация минералогического состава горных пород при почвообразовании и минеральные новообразования в почвах, процессы синтеза и разрушения почвенного гумуса, динамика окислительно-восстановительных и иных химических процессов в почвах, динамика состава почвенного воздуха, динамика доступных растениям соединений биофиль-ных элементов и т. д.
Региональное почвоведение, связанное с изучением особенностей почв и почвенного покрова крупных регионов (природных или административных) Земли. В рамках общего природоведения региональные монографии о почвах всегда имеют огромную научную ценность, являясь основой рационального природопользования, которое всегда регионально. Человек использует природные ресурсы именно там, где он живет, и он должен знать детально ресурсы именно своего региона
Инженерное почвоведение смыкается по своим задачам и методам с грунтоведением и инженерной геологией, рассматривая почву как основание для сооружений и коммуникаций или как строительный материал
Санитарное почвоведение - проблемой обезвреживания различных промышленных, бытовых и сельскохозяйственных отходов; с проблемой географии болезней растений, животных и человека, включая эндемические болезни и патологии; с проблемой борьбы с патогенными и векторными организмами (переносчики инфекций), значительное число которых является почво-обитающими; с проблемой защиты растений, животных и человека от радиационного заражения и поражения.
Твердая фаза почв состоит из
1)органич. вещ-ва (в болотных почвах >90%),
2) минеральной части, кот.больше (90% по массе, 55-60% по V).
Т.Е. Основную долю вещественного состава рыхлых почвообразующих пород и почв, за исключением торфяных, образуют минеральные частицы.
Минералы по происхождению и размеру делятся на первичные и вторичные.
Первичные- от разрушенных плотных изверженных, метаморфических или осадочных пород, прошедших физическое дробление, измельчение (>0,001 mm). Первичные минералыобраз-с при кристаллизации из магматического расплава.
Вторичные-главным образом глинистых минералов, которые явл-ся продуктом трансформации первичных минералов или новообразованы в ходе выветривания и почвообразования. (<0,001 mm).
Первичные минералы (минералы крупных фракций):
-
размер более 0,001 мм, крупная фракция почв.
-
удельная поверхность не большая (суммарная пов-ть всех частиц на ед. массы почвы).
-
не обладают поглотительной способностью
-
не участвуют ионном обмене.
-
имеют жесткую неподвижную кристаллическую решетку,
-
практически не обладают влагоемкостью, физико-химической поглотительной способностью,
-
не набухают.
-
первичные минералы составляют 90—98% массы мелкозема песков, 50—80% суглинков и 10—12% глин:
Рис Минералогический состав различных типов почвообразующих пород (I — плотных магматических, II — плот¬ ных осадочных, III — рыхлых суглинистых, IV—рыхлых песчаных), 1 — кварц, 2 — полевые шпаты, 3 — пироксены и амфибо лы, 4 — слюды, 5 — карбонаты, 6 — гли нистые минералы, 7 — прочие минералы (при содержании менее 1% пироксены, амфиболы, слюды, карбонаты, глинистые минералы включаются в эту группу)
-
породообразующие минералов и отдельные минеральные виды имеют особо важное значение при выветривании и почвообразовании, составляя основную массу исходного материала для вторичного минералообразования:
Примеры:
-
Кварц,
-
K-Naполевые шпаты(ортоклаз,альбит K(Na)AlSi808-при выветривании обр-т гидрослюды, глинные минералы, (Al,Si) 0H, силикаты и карбонаты щз. и щ.
-
Слюды (мусковит, биотит)KH2Al3(Si04)3-источник К питания растений.
-
Апатиты
-
Нефелин Na(AlSi04)
-
Силикаты:
-
-
Оливины-островной силикат.
-
Ленточныеи цепочечные силикаты-амфиболы, пироксены,при выветривании явл-ся источником Ca(Mg,Na)C03, соедин. Fe,Si.Пироксены-цепочечные (1вытянутая линия тетраэдров). Амфиболы- ленточные, сдвоенная цепочка Si-0 тетраэдров (сюда входит-роговая обманка).
-
Особо устойчивые минералы- к выветрив: ряд каркасных и кольцевых силикатов, минералов оксидов железа и титана, кварц, анатаз, гранаты, ильменит, магнетит, монацит, мусковит, рутил, ставролит, сфен, турмалин, шпинель, циркон.
-
Роль неустойчивых к выветриванию первичных минералов. Некоторые из минералов этой группы служат источником ряда элементов питания: фосфором богат апатит, калием — биотит и калиевые полевые шпаты, кальцием — наряду с карбонатами средние и основные плагиоклазы.
-
Железосодержащих минералов, как пироксены, биотит, хлорит, обеспечивающих при выветривании непрерывное поступление в почву железа в подвижных формах.
Вторичные минералы осадочных пород и почв.
Вторичные минералы практически целиком сосредоточены в тонкодисперсных гранулометрических фракциях размером <0,001 мм и представлены глинистыми минералами, минералами оксидов железа и алюминия, аллофанами, а также минералами-солями.
-
0,001 мм
-
вторичны к магматическим породам.
-
образовались при выветривании и почвообразовании.
-
большая удельная поверхность.
-
ионный обмен
-
тонко дисперстны,
-
аморфная, чаще скрытокристаллическая стр-ра.
-
подвижной кристаллической решеткой,
-
развитая поглотительная способность,
-
способность сорбировать воду и набухать,
-
ясно выраженные коллоидные свойства.
Глинистые минералы
Это группа минералов: каолинита, гидрослюды, монтмориллонит, смешонаслойные минералы, хлорит.
Строение минералов: Кристаллические структуры глинистых минералов -закономерные сочетания тетраэдров и октаэдров. Тетраэдр-это четырехугольник, в вершинах кот. 02, а центре –Si, он иногда изоморфно замещен на Al и др. Сочленяясь в пространстве через общие вершины, в которых находится кислород, тетраэдры образуют двумерную гексагональную тетраэдрическую сетку. Поверхность тетраэдрической сетки, на которую выходят основания тетраэдров, называется сияоксановой. При др. рН кислороды могут быть частично протонированы, в этом случае группа Si-OH на поверхности глинистых частиц называется силанольной. Октаэдр — восьмигранник с 6 вершинами. В вершинах октаэдров находятся ОН гр.и (или) ионы кислорода, в центре — различные катионы. Октаэдры сочленяются в пространстве через 2 общие вершины, т. е. через общие ребра. Слоистые Силикаты делятся на диоктаэдрические и триоктаэдрические структуры. В диоктаэдрических структурах заполнены катионами только 2/3 всех октаэдрических пустот, в центре октаэдров-- трехвалентные катионы, напр. А1. В триоктаэдрических слоистых силикатах все октаэдрические позиции заполнены катионами,
в центре октаэдров- двухвалентные катионы—Mg2+ в изоморфной смеси с Fe2+.
Кристаллические решетки многих глинистых минералов несут отрицательный заряд, возникающий за счет гетеровалентного изоморфизма в тетраэдрах и (или) октаэдрах. Заряд компенсируется катионами в межпакетных позициях.
Класс двухслойных силикатов:
Диоктаэдрические минералы (2/3 октаэдрических позиций-Al,1/3 вакантна).
Каолинит(Al4(OH)8[Si4O10] )-2хслойный слоистый силикат,1:1.На 1 сетку тетраэдров- одна сетка октаэдров, кот. сочленяются через общие вершины, где нах-ся 02.
А1 расположен в центре октаэдра, OH группы -вершины октаэдров, а выражение в [..] – хим. состав тетраэдрической сетки.. Каолинит не способен к межпакетной сорбции вещества, воды, тк в нем водородные связи между гидроксильными группами октаэдрической сетки одного пакета и кислородами тетраэдрической сетки соседнего пакета обеспечивают очень прочное взаимодействие. Образуются как продукты выветривания широко распространенных минералов — полевых шпатов, слюд, хлоритов и
др.алюмосиликатов.Обр-ся в кислой среде. Значительно содержится в почвах тропич. и субтропич.зонах.
-
Низкая удельная поверхность,
-
низкое ЕКО=1.5-20 мг-экв/100г,
-
жесткая стр-ра.
-
низкая набухаемость и водоудерживающая способность,
-
заряд отриц. (ибо ОН гр на пов-ти пакетов),
-
но хор. водопроницаемость и небольшая липкость
-
нет гетеровалентного изоморфного замещения,
-
нет постоянного заряда кр. решетки.
-
составе илистой фракции представлен преимущественно наиболее крупными частицами (>1 мк), предколлоидной фракции.
-
Высокое содержание минералов группы каолинита в составе тонкодисперсных фракций не оказывает благоприятного влияния на плодородие почв, тк кристаллическая решетка каолинита не
содержит важных для растений элементов питания.
-
в каолинитовых почвах- пониженной буферная способность в отношении большинства элементов питания,
Галаузит (Al4(OH)g[Si4O10]4Н20. )-относится к группе каолинита, содержит межслоевую воду.
-
слабые Н-связи->
-
межпакетной сорбции веществ
-
большая ЕКО (40-60 мг-экв/100г).
-
удельная пов-ть больше.
Боковые сколы частиц каолинита и галлуазита -носителями звисимого от рН заряда; в кислой реакции они имеют небольшой + заряд за счет присоединения протона к ионам кислорода и образования на поверхности гидроксильных групп. На боковых гранях каолинитовых частиц может происходить поглощение сульфат- и фосфат-ионов по типу лигандного обмена с образованием монодентатных и бидентатных поверхностных комплексов.
Класс трехслойных силикатов:
Гр.Монтмориллонита- Диоктаэдрический, 3хслойный силикат 2:1, 2 тетраэдрические сетки вершинами др к др, между ними слой октаэдров, сочленяются через общие вершины (02).
(Са, Mg, ...)(Al,Fe3+,Mg,)2(OH)2[(Si, Al)4O,0] nH20)-> катионы находятся в межпакетных пространствах и нейтрализуют отрицательный заряд трехслойного пакета, возникающий при гетеровалентном изоморфизме в тетраэдрических и (или) октаэдрических позициях. На втором месте в формуле -катионы, расположенные в октаэдрах, на третьем месте — гидроксильные группы в вершинах октаэдрической сетки.[cостав тетраэд. сетки], Н20-нах-ся в межпакетных промежутках в виде гидратных оболочек межпакетных катионов.
Минералы монтмориллонитовой группы с зарядом в тетраэдриче-ской сетке, кот возникает за счет изоморфного замещения Si4+ на А13+, называются бейделлитами. Монтмориллонитовые минералы с зарядом в октаэдрической сетке, кот возникает за счет изоморфного замещения А13+ на Mg2+ собственно монтмориллонит.
-
низкая величина заряда за счет невысокой степени изоморфного замещения ионов в тетраэдрических или октаэдрических позициях-> слабое электростатическое взаимодействию
между отрицательно заряженными трехслойными пакетами и межпакетными катионами.
-
лабильная решетка.
-
межпакетное расстояние зав-то от влажности.
-
высокая набухаемость и водоудерживающая способность.
-
высокая ЕКО-100-130 мг(экв) на 100г.
-
высокая тонкодисперстность, состоит из частиц коллоидных размеров.
-
Значительная часть ЕКО монтмориллонитов обусловлена изоморфными замещениями в решетке и поэтому не зависит от рН, но на боковых гранях монтмориллонитовых частиц присутствуют гидро- ксильные группы, которые могут быть источником зависящих от рН ЕКО и кислотности.
-
огромной удельной поверхностью.
-
В обменной форме в этих минералах могут присутствовать многие необходимые для растений
макро- и микроэлементы. В составе кристаллической решетки монтмориллонита обычно –Mg.
-
высоко зарядные монтмор-ты способны к необменному поглощению (фиксации) ионов К+ и NH4+.
-
высокая вязкость и очень плотные образования масс во влажных почвах- слитогенеза (плохие физ. св-ва), трещины в сухих почвах.
-
благодаря высокой ЕКО присутствие минералов монтмориллонитовой группы в составе илистых фракций почв повышает буферность почв к воздействию кислых осадков, особенно, если буферные реакции протекают в интервале значений рН 4,2-5,0, т. е. в пределах катионно-обменной буферной зоны.
Минералы группы монтм. свой-нны нейтральным и слабощелочным почвам-черноземного, каштанового типов, солонцам.
Гр.Вермикулита-3хслойный силикат 2:1, (Са, Mg,...)(Mg, Fe)3(OH)2[(Si, Al)4O10]4H2O. Заряд локализован в тетраэдрической сетке и образует ся за счет изоморфного замещения Si на А1. Величина q< чем в слюдах и ллитах, но> чем в монмор-х. Бывают триоктаэдрические (вместо Mg, Fe)3, стоит Al2+)и диоэкаэдрические.
-
лабильная решетка.
-
межпакетное расстояние меняется.
-
отличие от минералов монтмориллонитовой группы вермикулиты не обладают способностью к неограниченному набуханию, и количество воды в межпакетных промежутках ограничено 4мол. на элементарную ячейку.
-
способны к межпакетной сорбции материала.
-
высок ЕКО-100-140 мг-экв на 100г.
-
представлены > крупными частицами.
-
поглощает орг в-во слабее монтмор-та.
-
Специфическими сорбционными свойствами вермикулита-высокая селективность и способность к необменному поглощению (фиксации) крупных слабо гидратиро- ванных катионов — К+, NH4+, Rb+, Cs+, кот. вытесняют из межпакетных позиций Са2+, Mg2*.
-
ЕКО вермикулитов обусловлена изоморфными замещениями в решетке и не зависит от рН. На боковых сколах глинистых кристаллитов находятся гидроксильные группы, которые могут быть источником зависящих от рН ЕКО и кислотности.
-
За счет высокой ЕКО вермикулит обеспечивает высокую буферность почв к протону при взаимодействии почв с кислыми осадками, если буферные реакции происходят в пределах катионно-обменной буферной зоны.
-
Благодаря способности фиксировать Cs и высокой ЕКО вермикулиты мб использовать для очистки воды и других природных сред от загрязнения 137Cs и многими ТМ.
Вермикулиты чаще всего образуются в результате трансформационных изменений слюд, иллитов или хлоритов.
Гр. гидрослюды-иллитов.-3хслойный силикат, 2:1
В близких к слюдам минералах группы иллитов заряд ниже за счет меньшей степени изоморфного замещения, В иллитах, в отличие от собственно слюд, некоторое количество К в межпакетных промежутках обычно замещено какими-либо гидратированными катионами. Иллиты присутствуют обычно в составе илистой и тонкопылеватой фракций и часто образуют неправильной формы микроагрегаты.
-
не выражено набухание
-
образование корки при высыхании.
-
иллитов межпакетная сорбция весьма ограничена
-
ЕКО=20-30
-
Специфической особенностью иллитов- высокая селективность обменных позиций на боковых сколах кристаллитов к поглощению К+, NH4+, Rb+ и Cs+, т. е. крупных слабо гидратированных катионов.
-
Преобладающая часть обменных позиций иллитов обусловлена изоморфными замещениями в тетраэдрах и не зависит от рН.
-
на боковых сколах иллитовых кристаллитов находятся гидроксильные группы, которые могут быть одним из источников зависимого от рН заряда и зависимой от рН кислотности.
-
С точки зрения охраны окружающей среды весьма существенна высокая селективность боковых клинообразных обменных позиций иллитов к поглощению Cs
Образование гидрослюд идет в условиях нейтральной, слабощел. среде. Иллиты часто присут-т в подзолистых п.и сероземах.
Иллитные минералы оказывают очень большое влияние на почвенное плодородие и на процессы взаимодействия почв с некоторыми загрязняющими веществами. Иллиты содержат в кристаллических решетках калий— один из важнейших элементов питания растений. Иллиты бывают диоктаэдрические и триоктаэдрические.
Класс 4-х слойных силикатов:
Гр. Хлоритов- 4х слойный минерал, 2:1:1, трехслойные пакеты2:1 чередуются с еще одним добавочным октаэдрическим слоем.. Состав основного октаэдрического слоя (в трехслойном пакете) всегда отличается от состава добавочного октаэдрического слоя. Бывают диоктаэдрические (в основном и добавочном октаэдрических слоях преобладают трехвалентные катионы — Fe3+ и А13) и триоктаэдрические структуры. Отличие- в вершинах октаэдрического слоя, заключенного между двумя тетраэдрическими сетками в трехслойном пакете, находятся кислород. и гидроксильные группы, а в добавочном октаэдрическом слое все вершины октаэдров заняты гидроксильными группами. Отрицательный заряд в трехслойном пакете возникает за счет изоморфного замещения Si на AI или Fe3+ в тетраэдрах. Он компенсируется положительно заряженным добавочным октаэдрическим слоем, в котором часто есть изоморфное замещение двухвалентных катионов (Fe2+, Mg2+) трехвалентными (Al3+, Fe3+). В кристаллических решетках хлоритов часто присутствуют такие элементы, как Cr, Ni, Mn,V, Си и Li
-
Хлориты содержат Mg,Fe,Al.
-
жесткая решетка, нелабильная
-
оч низкая ЕКО,
-
Возможность изоморфного замещения как в тетраэдрических сетках, так и в двух разных октаэдрических слоях.
-
неспособны к межпакетной сорбции вещества.
-
низкая степень дисперсности.
-
малая удельная пов-ть.
Слабо влияют на почвы, но при разрушении, трансформации могут давать Mg и микроэлементы.
Присутствие хлоритов в составе твердой фазы почвы повышает буферность почв к воздействию кислотных реагентов,
Группа смешанослойных минералов- состоят из слоев разных отдельных минералов. Наиболее распространены в почвах умеренного,холодного гумидного климата, в арктических поясах.
Е х: гидрослюда-монтмориллонит, хлорит-вермикулит. Свойства варьируют в очень широких пределах — в зависимости от входящих в смешанослойные образования компонентов, их соотношения и законов чередования в пространстве. Смешанослойные иллит-вермикулитовые и иллит-монтмориллонитовые минералы обычно являются продуктами выветривания слюдистых силикатов
Минералогический состав почв разного гранулометрического состава: а - песчаная почва на дюнных песках б — суглинистая почва на лессе; в — гли¬ нистая почва на аллювии; 1 — каолинит, 2 — монтмориллонит, 3 — иллит и пере¬ ходные минералы; 4 — слюды, 5 — поле¬ вые шпаты; 6 — кварц, 7 прочие ми¬ нералы
Минералы гидроксидов Fe,Al:
Из них наибольшее значение имеют гетит из минералов группы железа, и гиббсит из минералов группы алюминия. Они встречаются в иллювиальных горизонтах подзолистых почв, желтоземах и красноземах; в значительных количествах гетит и гиббсит присутствуют в ферраллитных и железистых почвах, где они образуются из аморфных гидратов оксидов железа и алюминия при их кристаллизации. Обр-т пленки из тонкодисперсных минералов гидроксидов железа на поверхности почвенных агрегатов.
Минералы оксидов:
Аморфные водные окислы марганца, железа, алюминия.
Лимонит Fe203-H20 nH20, гематит Fe203, магнетит.
Лимонит —— преобладающая группа минералов водных окислов железа, широко распространенных в корах выветривания и почвах. Водные окислы железа придаютпочвам бурые, темно-бурые, коричневые, оранжевые и красные тона. Они образуют почвенные конкреции, плиты, панцири (с примесью- минералов марганца) и рудные скопления железа.
Минералы окислов железа — важный фактор структурообразования почв, прошедших грунтовое увлажнение. Очень важную роль играют эти минералы в желтоземах, красноземах, латеритных почвах. Они способствуют также необменному поглощению анионов фосфорной кислоты и органических кислот.
Пиролюзит-Mn02.
Корунд—А1203— безводный кристаллический глинозем, встречается в бокситах, подвергшихся воздействию факторов метаморфизма (давление, высокие температуры). Корунд образуется, по-видимому, при дегидратации диаспора.
Аморфный окислы кремния- Опал — Si02*nH2O, Халцедон — Si02.
Минералы-соли:
Встречаются главным образом в почвах аридных и семиаридных зон. Значительная часть минералов-солей при высокой влажности почвы растворяется, насыщая почвенный раствор, а при высыхании они опять выпадают в осадок, формируя твердую фазу почв.
Наиболее широко распространенными минералами-солями в почвах являются карбонаты: кальцит, люблинит, арагонит — СаСО3; доломит — СаСО3•MgCO3; сода — Na2CO3•10Н2О; трона— NaHCO3•Na2CO3•2H2O. Среди сульфатов - гипс — CaS04•2H20, полугидрат — CaSO4•0,5H2O, ангидрит — CaS04, мирабиллит—Na2SO4•10H2O, тенардит — Na2SO4. Среди хлоридов преобладает галит — NaCl, хотя встречаются и СаС12 и MgCl2. Большое количество солей характерно для соленосных почвообразующих пород (приморские отложения, древние морские осадки) и засоленных почв. В постоянно переувлажненных болотных и маршевых почвах могут присутствовать сульфиды железа и других тяжелых металлов, которые после дренирования и окисления переходят в сульфаты и карбонаты.
Аллофаны. Они образуют самостоятельную группу вторичных минералов Формирование обусловлено взаимодействием кремнекислоты и гидроксидов алюминия, высвободившихся при разрушении первичных и вторичных минералов, а также из золы растительных остатков. Присутствие в почве аллофанов повышает емкость ее поглощения, но увеличивает гидрофильность, липкость, набухаемость почв.
. Наличие гетеровалентного изоморфизма при замещении ионов Si в тетраэдрической сетке на А1, что приводит к возникновению высокого положительного заряда. Слюды – самые высокозарядные трехслойным силикаты.
Бывают диоктаэдрические и триоктаэдрические структуры. Мусковиты(KAl2(OH)2[AlSi3O]0])- диоктаэдрические слюды-с Аl в октаэдрических пустотах. Триоктаэдрические слюды-биотит (самый железистый),и самый магнезиальный— флогопитом (K(Mg,Fe2+)3(OH)2[AlSi3O10]). В слюдах заряд, возникший за счет гетеровалентного изоморфизма в тетраэдрической сетке, компенсируется катионом, который располагается в межпакетных позициях. Чаще всего таким катионом является
калий. В формулах слюд на первом месте- межпакетный К, на втором месте — октаэдриче-
ские катионы- А1 в диоктаэдрических структурах и Mg в изоморфной смеси с Fe2+ в триоктаэдрических слюдах. Далее гидроксильные группах в тех вершинах октаэдров, через которые не осуществляется сочленение с тетраэдрической сеткой.
-
средняя ЕКО-20-30мг-экв на 100г.
-
жесткая решетка
-
Слюды находятся в составе пылеватых фракций и представлены отдельными кристаллами, расслаивающимися.
-
слюды неспособны к межпакетной сорбции вещества,
пониженными величинами водоудерживающей способности и набухаемости.