Сторінка 15 з 24
Склад і властивості грунту
Грунт складається з мінеральної та органічної частин, які знаходяться в твердому, рідкому, газоподібному стані і біологічної складової, яка чинить активний вплив на її якість. Співвідношення їх неоднаково не тільки в різних грунтах, але і в різних горизонтах однієї і тієї ж грунту. Закономірно зменшення вмісту органічних речовин і живих організмів від верхніх її горизонтів до нижніх і збільшення інтенсивності перетворення компонентів материнської породи від нижніх горизонтів до верхніх, на малюнку 5 видно зміна цих параметрів, що виявляється в зміні забарвлення і інших характеристик горизонтів.
Сукупності процесів формування певних грунтових горизонтів отримали найменування елементарних грунтових процесів:
- освіту степового повсті, лісової підстилки, торфу (накопичення органічних залишків на поверхні грунту.);
- гумусово-акумулятивний процес (накопичення органо-мінеральних сполук і зольних елементів у верхніх горизонтах);
- засолення грунту (пересування солей в розчиненому стані з подальшим випаданням з розчину);
- розсоленням (винос розчинених солей в нижні горизонти або за межі ґрунту.);
- оглініваніе, т. е. перетворення первинних мінералів у вторинні глинисті мінерали (розкладання первинних мінералів і синтез вторинних);
- іллювіальниє процеси (розчинення різних речовин у верхніх горизонтах грунту, переміщення розчинів в глибші горизонти з осадженням деяких речовин і їх акумуляцією);
- лессіваж - пересування під впливом сили тяжіння найдрібніших твердих частинок в складі суспензії;
- оглеение (відновлення елементів зі змінною валентністю, в першу чергу заліза і марганцю, і пов'язане з цим обесструктуріваніе грунтової маси);
- осолонцювання, осолоденія, оподзоліванія, озалізнений, ферралітізація, педокріогенез і ін.
Малюнок 5 - Горизонти ґрунту
У твердої частини переважають мінеральні речовини. До складу твердої частини також входить органічна речовина - 80-90% якого представлена гумусом, а також сполуками рослинного, тваринного і мікробного походження, що містять клітковину, лігнін, білки, цукру, смоли, жири, дубильні речовини і т.п. і проміжні продукти їх розкладу.
При розкладанні органічних речовин в грунті, що міститься в них азот переходить у форми, доступні рослинам. У природних умовах вони є основним джерелом азотного живлення рослинних організмів. Багато органічних речовин беруть участь в створенні органо-мінеральних структурних окремо (грудочок). Виникає т. О. структура грунту багато в чому визначає її фізичні властивості, а також водний, повітряний і тепловий режими. Органо-мінеральні сполуки представлені солями, глинисто-гумусними комплексами, комплексними і внутрикомплексного (хелати) з'єднаннями гумусових кислот з рядом елементів (в їх числі Al і Fe). Саме в цих формах останні переміщаються в грунті.
Жива частина грунту складається з грунтових мікроорганізмів (бактерії, гриби, актиноміцети, водорості та ін.) І представників багатьох груп безхребетних тварин - найпростіших, хробаків, молюсків, комах та їх личинок, риючих хребетних і др.Актівная роль живих організмів у формуванні ґрунту. визначає приналежність її до біокосні природним тілах - найважливішим компонентам біосфери.
Залежно від співвідношення фізичної глини (часток дрібніше 0,01 мм) і фізичного піску (більше 0,01 мм) грунт по гранулометричному складу розділяють на групи (різновиди): пісок рихлий і зв'язний, супісок, суглинок легкий і середній, глина легка, середня і важка. Більш докладний поділ проводять по переважанню серед часток гравію, піску, великої пилу, пилу та мулу.
Тверді частки в природному заляганні заповнюють не весь обсяг грунтової маси, а лише деяку його частину; іншу частину складають пори - проміжки різного розміру і форми між частинками і їх агрегатами. Сумарний обсяг пір називається пористістю грунту. Для більшості мінеральних грунтів ця величина варіює в межах від 40 до 60%. У органогенних (торф'яних) грунтах вона зростає до 90%, в заболочених, обглеєних, мінеральних - зменшується до 27%.
Від пористості залежать водні властивості грунту (водопроникність, водопідйомна здатність, вологоємність) і щільність грунту. Пористість грунту відіграє важливу роль для життєдіяльності мікроорганізмів. Розвинена поверхня сприяє збільшенню точок їх прикріплення, притоку субстрату, необхідного для життєдіяльності і відтоку продуктів життєдіяльності.
В порах знаходяться грунтовий розчин і грунтове повітря. Співвідношення їх безперервно змінюється внаслідок надходження в грунт атмосферних опадів, іноді зрошувальних і грунтових вод, а також витрати вологи - грунтового стоку, випаровування, десукціі (відсмоктування корінням рослин). Звільняється від води поровое простір заповнюється повітрям. Цими явищами визначається повітряний і водний режими грунту.
Чим більше пори заповнені вологою, тим важче газовий обмін (особливо О2 і СО2) між ґрунтом і атмосферою, тим повільніше протікають в грунтовій масі процеси окислення і швидше - процеси відновлення. У порах також мешкають грунтові мікроорганізми. Щільність грунту (або об'ємна маса) в непорушеному складення визначається пористістю і середньою щільністю твердої фази. Щільність мінеральних грунтів від 1 до 1, 6 г / см 3. рідше 1,8 г / см 3. заболочених оглеєних - до 2 г / см 3. торф'яних - 0,1 0,2 г / см 2.
З дисперсністю пов'язана велика сумарна поверхня твердих частинок: 3-5 м 2 / г у піщаних грунтів, 30-150 м 2 / г у супіщаних і суглинних, до 300-400 м 2 / г у глинистих. Завдяки цьому грунтові частки, особливо колоїдна і мулиста фракції, мають поверхневою енергією, яка проявляється в поглинальної здатності ґрунту.
Мінералогічний склад твердої частини грунту багато в чому визначає її родючість. Органічних частинок (рослинні залишки) міститься небагато, і тільки торфові грунти майже повністю складаються з них. До складу мінеральних речовин входять: Si, Al, Fe, К, N, Mg, Ca, Р, S; значно менше міститься мікроелементів: Cu, Mo, I, В, F, і ін.
Переважна більшість елементів знаходиться в окисленої формі. У багатьох грунтах, переважно в грунтах недостатньо зволожує територій, міститься значна кількість CaCO3 (особливо якщо вони утворилися на карбонатної породі), в грунтах посушливих областей - CaSO4 і інші більш розчинні солі. Ґрунти вологих тропічних областей збагачені Fe і Al. Однак реалізація цих загальних закономірностей залежить від складу грунтоутворюючих порід, віку грунтів, особливостей рельєфу, клімату і т.д. Наприклад, на основних вивержених породах формуються грунти більш багаті Al, Fe, лужноземельними і лужними металами, а на породах кислого складу - Si. У вологих тропіках на молодих корі вивітрювання грунту значно біднішими оксидами заліза і алюмінію, ніж на більш древніх, і за змістом схожі з ґрунтами помірних широт.
На крутих схилах, де ерозійні процеси вельми активні, склад твердої частини грунту незначно відрізняється від складу грунтоутворюючих порід. У засолених грунтах міститься багато хлоридів і сульфатів (рідше нітратів і бікарбонатів) кальцію, магнію, натрію, що пов'язано з вихідної засоленностью материнської породи, зі вступом цих солей з грунтових вод або в результаті грунтоутворення.
До складу твердої частини грунту входить органічна речовина, основна (80 - 90%) частина якого представлена складним комплексом з гумусових речовин, або гумусу. Органічне речовина складається також із з'єднань рослинного, тваринного і мікробного походження, що містять клітковину, лігнін, білки, цукру, смоли, жири, дубильні речовини і проміжні продукти їх розкладу
Рідка частина грунту, грунтовий розчин, - активний компонент грунту, який здійснює перенесення речовин усередині неї, винесення з грунту і постачання рослин водою і розчиненими елементами живлення. Зазвичай містить іони, молекули, колоїди і крупніші частки, перетворюючись іноді в суспензію.
Газоподібна частина, або грунтове повітря, заповнює пори, не зайняті водою. Кількість і склад грунтового повітря, в який входять N2. O2. CO2. леткі органічні сполуки та інші газоподібні речовини, не постійні і визначаються характером безлічі що протікають в грунті хімічних, біохімічних, біологічних процесів. Наприклад, кількість CO2 в грунтовому повітрі істотно змінюється в річному і добовому циклах внаслідок різної інтенсивності виділення газу мікроорганізмами і корінням рослин. Газообмін між грунтовим повітрям і атмосферою відбувається переважно в результаті дифузії CO2 з грунту в атмосферу і O2 з атмосфери в грунт.
В процесі грунтоутворення материнська порода розчленовується на грунтові горизонти, які утворюють грунтовий профіль. У поверхневих горизонтах накопичуються органічна речовина, азот і фосфор, обмінні з'єднання алюмінію, кальцію, магнію, калію, натрію; у багатьох випадках відбувається втрата силікатних з'єднань (за винятком кремнезему у формі кварцу).
Під впливом факторів грунтоутворення в грунті протікають різноманітні процеси, які можна об'єднати в наступні основні групи:
- обмін речовинами і енергією між грунтом і ін. природними тілами;
- процеси перетворення речовин і енергії, що відбуваються в самому грунтовому тілі без переміщення речовин;
- процеси пересування речовин і енергії в грунті.
До першої групи відносять:
- багатосторонній обмін газами, вологою і твердими частинками в системі атмосфера - грунт - рослинність (надземні органи);
- двосторонній обмін газами і вологою з розчиненими в ній речовинами в системі грунт - грунт (породи, що залягають під грунтом, включаючи почвообразующей і подстилающую);
- обмін коротко- і довгохвильового радіацією в системі сонце - рослинність - грунт - атмосфера - космічний простір;
- багатосторонній обмін тепловою енергією в системі атмосфера - рослинність - грунт - грунт;
- двосторонній обмін зольними речовинами, сполуками азоту, CO2 і O2 в системі грунт - вища рослинність;
- переважно однобічний вступ вологи з ґрунту в рослини (через коріння);
- однобічний вступ в грунт органічної речовини, синтезованого вищими рослинами, що несе в собі акумульований енергію.
Друга група включає величезну кількість вельми різноманітних процесів: розкладання органічних сполук і синтез гумусових речовин; синтез і розпад мікробної плазми;
- освіту і розпад органо-мінеральних сполук, т. е. процеси, пов'язані з кругообігом вуглецю (розкладання вуглеводів, дубильних речовин, лігніну і ін.);
- процеси, пов'язані з кругообігом азоту, - аммонификация, нітрифікація і денітрифікація, фіксація атмосферного азоту;
- розкладання і перетворення первинних і вторинних мінералів і синтез вторинних;
- окислення і відновлення, особливо заліза і марганцю;
- замерзання і відтавання грунтової вологи, її Внутрішньогрунтовий випаровування, конденсація і т.д.
- пересування грунтового повітря під впливом мінливих тиску і температури;
- дифузне пересування газів і водяної пари, пересування грунтового розчину під дією сили тяжіння, капілярних, сорбційних і осмотичних сил;
- пересування грунтової маси риючими тваринами, під впливом тиску коріння і ін.
Грунтові процеси протікають в тісному взаємозв'язку і взаємозалежності, охоплюючи всю грунтову товщу або зосереджуючись в окремих частинах. Вони мають циклічний характер, зв'язаний з періодичністю і інтенсивністю надходження на поверхню грунту радіаційної енергії (добові, річні і багаторічні цикли) і з біологічної циклічністю живих організмів. Циклічність процесів не означає повного повернення грунту в початковий стан. В результаті процесів, що відбуваються в грунтовій масі з самого початку формування визначається її становлення, розвиток і еволюція. Істота процесів, їх інтенсивність в різних горизонтах грунту неоднакова, великий вплив на них надає віддаленість від поверхні. Грунт, як відкрита система, пов'язана також з іншими природними системами (атмосферою, грунтом, живими організмами) взаємним і багатобічним обміном речовин.
Сукупність процесів формування певних грунтових горизонтів отримали найменування елементарних грунтових процесів:
- освіту степового повсті, лісової підстилки, торфу (накопичення органічних залишків на поверхні грунту);
- гумусово-акумулятивний процес (накопичення органо-мінеральних сполук і зольних елементів у верхніх горизонтах);
- засолення грунту (пересування солей в розчиненому стані з подальшим випаданням з розчину);
- розселення (винесення розчинених солей в нижні горизонти або за межі ґрунту);
- оглініваніе, т. е. перетворення первинних мінералів у вторинні глинисті мінерали (розкладання первинних мінералів і синтез вторинних);
- іллювіальниє процеси (розчинення різних речовин у верхніх горизонтах грунту, переміщення розчинів в глибші горизонти з осадженням деяких речовин і їх акумуляцією);
- лессіваж - пересування під впливом сили тяжіння найдрібніших твердих частинок в складі суспензії;
- оглеение (відновлення елементів зі змінною валентністю, в першу чергу заліза і марганцю, і пов'язане з цим обесструктуріваніе грунтової маси), осолонцювання, осолоденія, оподзоліванія, озалізнений, ферралітізація, педокріогенез і ін.