МИНЕРАЛЬНАЯ ЧАСТЬ ПОЧВЫ

Привет, Вы узнаете о том , что такое МИНЕРАЛЬНАЯ ЧАСТЬ ПОЧВЫ, Разберем основные их виды и особенности использования. Еще будет много подробных примеров и описаний. Для того чтобы лучше понимать что такое МИНЕРАЛЬНАЯ ЧАСТЬ ПОЧВЫ , настоятельно рекомендую прочитать все из категории Агрохимия и биохимия.

Минеральная часть почвы возникла в результате выветривания горных пород и минералов верхних слоев литосферы и их превращений в процессе почвообразования. Это подтверждается сходством химического состава литосферы и почв. Под совокупным влиянием на минеральную природу физических и химических факторов, в особенности живых организмов (растений и микро-организмов), произошли глубокие изменения, которые и привели к образованию на поверхности земной коры почвенного покрова. Таким образом, «строителями» почвы являются растения и микроорганизмы, а также микро- и макрофауна, обитающая в почве, строительным же материалом — горные (материнские) породы и окружающая их атмосфера и гидросфера, а энергетическим источником почвообразования — солнечная энергия. Почвы наследуют геохимические особенности почвообразующих пород. Например, богатство породы окисью кремния определяет и повышенное содержание его в почве, а избыток глинистых минералов отражается на преобладании их в генетических горизонтах почвы. На карбонатных породах развиваются почвы, обогащенные щелочноземельными элементами, а на засоленных породах формируются засоленные почвы и т.д. Однако решающую роль в почвообразовании играет биологический фактор. Под влиянием живых организмов в почве по сравнению с земной корой количество углерода увеличилось в 20 раз, а азота — в 10 раз. Это свидетельствует о том, что растения способствуют накоплению биологически важных элементов в почве. Почвообразование в естественных условиях протекает довольно медленно. С помощью удобрений и правильной агротехники интенсивность почвенных процессов можно значительно ускорить. Например, при применении удобрений усиливается жизнедеятельность не только растений, но и почвенной микрофлоры, что резко ускоряет процессы накопления органических веществ и биологически важных элементов, т.е. повышается плодородие почвы. В преобладающей части почв минеральную основу ее твердой фазы составляют кремнекислородные соединения. Самый распространенный минерал в почве — кварц (окись кремния). Алюминий и железо большей частью входят в состав алюмосиликатных и ферросиликатных минералов. Атомы кремния в соединении с кислородом образуют прочносвязанные группы SiO, в которых кремний окружен в тетраэдрической координации четырьмя атомами кислорода. Так как кремний четырехвалентен, а кислород двухвалентен, то тетраэдр 510, имеет ненасыщенные валентности кислорода, его можно рассматривать как четырехзарядный анион. Весьма существенна способность тетраэдров SiO, соединяться между собой с образованием групп из определенного числа атомов кремния и кислорода (рис. 3.1 а-д).

Рис. 3.1. Группы соединений тетраэдров SiO,

В структуре минералов тонкодисперсных фракций почв кремнекислородные тетраэдры соединены в слои, цепочки или изолированные группы тетраэдров SiO, представляющие собой сложные анионные комплексы, так как у атома кислорода, не участвующего в соединении между собой двух $1Ю,-тетраэдров, остается свободная валентность или один отрицательный заряд. В сложных сочетаниях из кремнекислородных тетраэдров часть атомов кремния может быть замещена атомами алюминия, что повышает ненасыщенность анионного радикала. В кристаллической решетке кварца тетраэдр SiO, соединен через общие атомы кислорода с четырьмя другими тетраэдрами SiOy по схеме

Общая формула такого соединения (SiO,)*n. У полевых шпатов часть атомов кремния в подобной структуре замещается на алюминий, вследствие чего у такого кремнеалюмокислородного каркаса возникает отрицательный заряд, который компенсируется соответствующим количеством катионов натрия, кальция и других, располагающихся внутри каркаса, в «полостях» решетки. Например, полевой шпат альбит, имеющий общую формулу Na[SiAlOg], построен из связанных между собой кремнекислородных и алюмокислородных тетраэдров, причем на каждые три атома кремния приходится один атом алюминия и один ион натрия, нейтрализующий отрицательный заряд каркаса. Об этом говорит сайт https://intellect.icu . Алюминий в тетраэдрической координации с ионами кислорода или гидроксила образует октаэдрические группы, в которых ион алюминия окружен шестью ионами кислорода или гидроксила. Общая формула такого соединения (слоя) [А1(ОН),]' п соответствует составу минерала гиббсита (гидраргиллита), встречающегося в почве. Структуру подобных минералов можно записать следующим образом:

Формула показывает химический состав слоя (пакета), а точки — межпакетные промежутки. В почвах встречаются первичные и вторичные минералы. К первичным относятся минералы, перешедшие из земной коры в почву в неизмененном или почти неизмененном виде. К ним можно отнести минералы почвенного скелета: кварц и его разновидности, полевые шпаты, в том числе плагиоклазы, слюды, роговые обманки, авгит, турмалин, магнетит, кальцит, доломит и др. Первичные минералы входят в состав материнских почвообразующих пород, возникших B результате выветривания и разрушения горных пород, из которых слагается оболочка земной коры. В почвах эти минералы присутствуют в основном в виде частиц песчаной размерности (от 0,05 до 1,0 мм) и пылеватых частиц (от 0,001 до 0,05 мм). В незначительном количестве некоторые из них присутствуют в виде илистых (<0,001 мм) и коллоидных (< 0,25 мкм) частиц. Из первичных минералов под влиянием химических и физикохимических процессов (гидратации, гидролиза, окисления) и жизнедеятельности различных организмов в почве образуются гидраты полуторных окислов и кремнеземы, различные соли, а также вторичные минералы (минералы глин) — каолинит, монтмориллонит, гидрослюды и др. Они находятся в основном в виде илистых и коллоидных частиц и редко в виде пылеватых частиц, т.е. отличаются высокой дисперсностью. В основе кристаллической решетки алюмосиликатных минералов мелкодисперсной фракции почв лежат сочетания из кремне-кислородных тетраэдрических и алюмогидроксильных октаэдрических слоев. У каолинита кристаллическая решетка образована пакетами из двух слоев, связанных между собой общими атомами кислорода: тетраэдрического кремнекислородного и октаэдрического алюмогидроксильного по типу

У монтмориллонита, гидрослюд пакет кристаллической решетки образован одним алюмогидроксильным слоем и двумя присоединенными к нему кремнекислородными по типу

У минералов касолинитовой группы СВЯЗЬ между пакетами прочнее, межнпакетные пространства небольшие. Взаимодействие микрокристаллических частиц © раствором в этом случае происходит только на внешней поверхности.

У минералов монтмориллонитовой группы межпакетные пространства больше, связь между пакетами непрочная, при увлажнении вода входит в межпакетные пространства. Поэтому в обмене на катионы почвенного раствора принимают участие катионы, расположенные как на поверхности частиц, так и находящиеся в межпакетных промежутках. Этим объясняется более высокая обменная поглотительная способность минералов монтмориллонитовой группы, а также наличие у них необменного поглощения катионов. Почвенные глинистые минералы разделяются на четыре группы: монтмориллонитовые (монтмориллонит, бейделлит, нонтронит и др.), каолинитовые (каолинит и галлуазит), гидрослюды и минералы полуторных окислов (тематит, бемит, гидраргиллит, гетит и др.). Из вторичных минералов наивысшей поглотительной способностью 00- ладают монтмориллонитовые, наименьшей — каолинит. Например, емкость поглощения каолинита в 8 - 15 раз меньше емкости поглощения монтмориллонита. Эта особенность минералов имеет существенное значение в поглощении удобрений и ee следует учитывать при их применении. Вторичные алюмосиликатные минералы в почве находятся в виде кристаллов, имеют высокую дисперсность, обладают большой поглотительной способностью. В состав минеральной части почвы входят и аморфные вещества. Это гидраты окислов алюминия А1,О)' п HO и железа Ее,О, * п НО, a также гидраты кремнезема SiO, ' п HO. Они могут кристаллизоваться. Минералы окислов и гидроксилов алюминия и железа встречаются в значительных количествах в красноземах и желтоземах. По химическому составу минералы подразделяются на силикаты и алюмосиликаты. Из силикатов наиболее распространен кварц. Обычно в почвах его содержится более 60%, а в песчаных — выше 90%. Это химически инертный, стойкий и прочный минерал. Алюмосиликаты представлены первичными и вторичными минералами. Из первичных больше всего полевых шпатов: калиевых (ортоклаз KAISi;O0g) и натриево-кальциевых (плагиоклазы). Слюд в почве меньше по сравнению с полевыми шпатами. Они содержат калий. Мусковит содержит много алюминия, а биотит — это железисто-магнезиальная слюда. Полевые шпаты и слюды постепенно разрушаются, освобождая калий, кальций, магний, железо и другие питательные элементы для растений. Вторичные алюмосиликаты по химической природе относятся к гидроалюмосиликатам и подразделяются на три группы.

1. Монтмориллониты (монтмориллонит — А154О, (ОН), ‘п Н,О, бейделлит — Al;Si;04(OH); *nH,O и др.). Эта группа глин характеризуется высокой дисперсностью, набухаемостью, липкостью и вязкостью. 2. Каолиниты (каолинит — AlSi,0Os(OH), и галлуазит AlSi;0s(OH), *2H,0). Эта группа глин менее дисперсна, обладает небольшой набухаемостью и липкостью. В дерново-подзолистых почвах и черноземах, сформированных на покровных суглинках, в составе высокодисперсных минералов преобладают монтмориллонит и гидрослюды. В красноземах, желтоземах и дерново-подзолистых почвах, образовавшихся на продуктах древнего гумидного выветривания гранита, в значительных количествах содержатся минералы каолинитовой группы. 3. Гидрослюды (гидромусковит, гидробиотит, вермикулит) образуются из слюд, имеют непостоянный химический состав, по физическим свойствам занимают среднее положение между монтмориллонитом и каолинитом. Слюды определяют агрохимические и физические свойства почвы. Они являются источником калийного питания растений. Энергия поглощения калия коллоидами велика, вследствие чего в поглощающем комплексе многих почв его содержится 0,5- 10 ммоль/100 г почвы. В некоторых почвах имеется недостаток калия, например в красноземах, латеритах, что объясняется малым содержанием в них слюд и гидрослюд и богатством почв минералами каолинитовой группы, которая почти не содержит калия. Вторичные минералы имеют кристаллическую природу. К представителям слабо окристаллизованных минералов и прочих веществ, играющих важную роль в поглотительной способности почв, относятся аллофан, свободная кремнекислота, аморфные полуторные окислы (т.е. окислы железа и алюминия), различные кислоты и их соли (карбонаты, сульфаты, нитраты, хлориды, фосфаты кальция, магния, калия и натрия). В почве кроме макроэлементов содержится некоторое количество микроэлементов: одних болыше, чем в литосфере (Йод, бор), других — меньше (медь, кобальт), а некоторых примерно столько же (табл. 3.1). Основным источником микроэлементов в почве служат почвообразующие горные породы. Например, почвы, образовавшиеся на продуктах выветривания кислых пород (граниты, липариты, граниты-порфиры и др.), бедны никелем, кобальтом, медью, а почвы, образовавшиеся на продуктах выветривания основных пород (базальтах, габбро и др.), наоборот, обогащены этими элементами. Heкоторые микроэлементы (I, В, Е, Se, As) могут поступать в почву

3.1. Содержание микроэлементов в почве (A) и литосфере (Б), масс. %

с газами из атмосферы, от вулканических извержений и с метеоритными осадками. Причем для таких микроэлементов, как йод и фтор, ЭТИ ИСТОЧНИКИ ЯВЛЯЮТСЯ ОСНОВНЫМИ. Разные по гранулометрическому составу фракции минеральной части почвы резко различаются по содержанию различных минералов. В песке и крупной пыли преобладают кварц и полевые шпаты. А мелкодисперсные (<0,001 мм) илистая и коллоидная фракции состоят главным образом из вторичных алюмосиликатных минералов. В связи с этим различные механические фракции почвы существенно различаются по химическому составу. В песчаных и пылеватых почвах кремния больше. С уменьшением размера частиц его содержание снижается, а количество алюминия, железа, калия, магния и фосфора возрастает (табл. 3.2). Высокодисперсная часть почвы содержит и гумус — показатель ее потенциального плодородия. Поэтому илистая и коллоидная фракции представляют наибольшую ценность для питания растений. Эти фракции обусловливают и поглотительную способность почвы. В них наиболее активно протекают процессы физической и физико-химической адсорбции.

3.2. Примерный химический состав разных ганулометрических фракций почвы, масс. %

Почвы разного гранулометрического состава существенно различаются по физическим, физико-химическим и химическим свойствам. Неодинаков у них и минералогический состав. Песчаные и супесчаные почвы состоят из кварца и полевых шпатов, суглинистые — из смеси первичных и вторичных минералов, а глинистые — преимущественно из вторичных глинистых минералов с примесью кварца. Содержание основных зольных питательных веществ — кальция, калия, магния, железа и др. — также определяется степенью дисперсности почв, так как они содержатся в минеральной части почвы, фосфор и сера находятся как в минеральной, так и в органической части, а количество азота определяется уровнем гумусированности почв. Следовательно, почвы разного гранулометрического состава существенно различаются и по содержанию в них питательных элементов. Более тяжелые глинистые и суглинистые почвы богаче элементами питания, чем песчаные и супесчаные.

Исследование, описанное в статье про МИНЕРАЛЬНАЯ ЧАСТЬ ПОЧВЫ, подчеркивает ее значимость в современном мире. Надеюсь, что теперь ты понял что такое МИНЕРАЛЬНАЯ ЧАСТЬ ПОЧВЫ и для чего все это нужно, а если не понял, или есть замечания, то не стесняйся, пиши или спрашивай в комментариях, с удовольствием отвечу. Для того чтобы глубже понять настоятельно рекомендую изучить всю информацию из категории Агрохимия и биохимия