ПОЧВА КАК ПОЛИДИСПЕРСНАЯ СИСТЕМА (1968 год)

ПОЧВА КАК ПОЛИДИСПЕРСНАЯ СИСТЕМА (1968 год)

Почва представляет собой полидисперсную систему: ее твердые фазы состоят из частиц различного размера, начиная от крупинок песка до коллоидальных частиц в несколько миллимикронов диаметром. Многочисленные исследования показали, что отдельные фракции почвы отличаются между собой не только по размеру частиц, но и по минералогическому составу и целому ряду химических и физических свойств. Из табл. 40 видно, что наиболее грубая фракция — крупный песок — в основном состоит из кварца (с примесью обломков разных пород). Это преобладание кварца в крупных фракциях связано, как уже упоминалось выше, с большой стойкостью его против выветривания и значительной твердостью, которая в большей мере по сравнению с другими минералами предохраняет кварц от механического измельчения. В более тонких фракциях, кроме кварца, присутствуют и другие первичные минералы — полевые шпаты, а затем и слюды, отличающиеся от других минералов своей малой твердостью. Фракция пыли содержит уже некоторое количество вторичных минералов; в еще более мелкой фракции, в иле — вторичные минералы преобладают.

Соответственно минералогическому составу изменяется и химический состав почвенных фракций (табл. 41). С уменьшением размера частиц в них закономерно падает процент SiО2 и возрастает процент А12О3, Fe2О3, MgO, К2О и Р2О5. Содержание СаО и Na2О не подчиняется этой закономерности. Мы видим, таким образом, что крупные фракции в основном состоят из SiО2, тогда как мелкие фракции богаты рядом питательных для растений веществ.

Следует отметить, что почвенный гумус (и связанный с гумусом азот) сосредоточен в наиболее высокодисперсной части почв (табл. 42).

Таблица 40

Примерный минералогический состав и размер поверхности почвенных механических фракций

Таблица 41
Химический состав механических фракций шотландской почвы (в % от веса сухой почвы) (по Хендриксу и Оггу)

Таблица 42
Содержание гумуса в механических фракциях почв (по Адерихину и Волковой, 1962)

Из сказанного можно сделать вывод, что именно высокодисперсная часть почв играет наибольшую роль в питании растений. Однако этим не ограничивается разница в характеристике отдельных почвенных фракций. Важнейшей особенностью высокодисперсной фракции является большая суммарная поверхность ее частиц. В табл. 40, в третьей и четвертой графах, показано, как с уменьшением размера частиц возрастает их число в 1 г почвы, а вместе с ним и их суммарная поверхность, которая достигает во фракции ила огромных размеров: 23 000 см2 на 1 г. Следует отметить, что и эта величина относится к наиболее крупным частицам ила, имеющим диаметр 0,001 мм (1 мк). У коллоидных частиц, входящих в состав фракции ила и имеющих диаметр < 0,0002 мм (0,2 мк), размер поверхности гораздо больше. Так, при диаметре 0,1 мк суммарная поверхность частиц в 1 г примерно равна 230 000 см 2 (230 мг).

Высокодисперсные частицы, обладая большой поверхностью, активно взаимодействуют с почвенным раствором. При большой поверхности соприкосновения такие процессы, как растворение, поглощение, приобретают значительный количественный размах. Таким образом, наименее активными являются самые крупные частицы почвы, наиболее активными — ее наиболее высокодисперсная часть — почвенные коллоиды. Крупные частицы почвы являются ее запасным фондом, который разнообразные процессы выветривания постепенно мобилизуют, увеличивая их дисперсность; при этом за счет первичных минералов накопляются вторичные минералы.

Роль высокодисперсных фракций почвы в создании условий для развития растений очень разнообразна. Прежде всего они имеют основное значение в снабжении растений питательными веществами. Мало того, что, как отмечалось выше, мелкие фракции богаче питательными веществами по сравнению с крупными: доступность содержащихся в них питательных веществ выше.

Помимо той роли, которую высокодисперсная часть почвы играет в питании растений непосредственно, она имеет очень важное значение и в других отношениях. Поглотительная способность почвы, ее способность удерживать питательные вещества, как мобилизуемые почвенными процессами, так и вносимые в виде удобрений, почти нацело связаны с высокодисперсными частицами благодаря их большой удельной поверхности (1), а также своеобразному минералогическому составу, отличному от состава крупных фракций (табл. 43).
1) Удельная поверхность — поверхность, отнесенная к единице массы или объема.

Таблица 43
Поглотительная способность отдельных механических фракций почвообразующих пород (емкость поглощения катионов 1 в мг-экв на 100 г фракции)
(по С. С. Морозову, 1949а)

Диаметр частиц, в мм	Пензенская покровная глина	Тульский лессовидный суглинок	Мстиславский лёсс
50—10	8,8	1,4	5,4
10-5	9,2	1,8	6,7
5—1	13,4	3,0	8,4
1-0,54	45,4	20,6	27,6
0,54-0,40	46,3	—
0,40-0,28	45,8	97,7
0,28-0.22	62,0	98.3	97,5
< 0,22	73,0	102,0	107,4
Исходная почва	27,8	18,5	12,4

1 Определение емкости поглощения катионов см. ниже (стр. 170)

Тогда как роль крупных фракций почвы в поглощении незначительна, поглотительная способность резко возрастает у фракций с диаметром частиц менее 1 мк и особенно велика у коллоидных частиц. Высокой поглотительной способностью обладают органические коллоиды — почвенный гумус.

Кроме того, эти же наиболее мелкие частицы являются клеящим материалом в почве и принимают участие в создании почвенной структуры, определяющей ряд физических свойств почвы. Физические свойства почвы — ее воздушно-водный режим наряду с содержанием питательных веществ в большой мере определяют условия жизнедеятельности микроорганизмов (микрофлоры и микрофауны)— фактора, играющего важнейшую роль в обеспечении растений минеральными и органическими компонентами обмена веществ. Понятно, что воздушно-водный режим почвы оказывает и непосредственное влияние на растения.

Таким образом, высокодисперсные частицы почвы, точнее ее коллоиды, являются ее наиболее активной частью, ближе всего влияющей на условия развития растений. Отсюда то большое внимание, которое в химии почвы уделяется почвенным коллоидам.

содержание .. 8 9 10 11 ..