Сучасні уявлення про процеси перетворення органічних залишків в грунті.

Потрапляючи до грунту, органічні рештки піддаються різним механічним, біохімічним і фізико-хімічним перетворенням. Першим етапом перетворень є розклад органічних залишків. Він відбувається за допомогою грунтової фауни, флори, мікроорганізмів. Органічні залишки при цьому втрачають свою анатомічну будову, складні органічні сполуки трансформуються в простіші і більш рухомі, тобто в проміжні продукти розкладу. Ці процеси мають біокаталітичний характер, оскільки відбуваються при участі ферментів.
Перша фаза розкладу органічних залишків – їх фізичне руйнування, подрібнення. Друга фаза – гідроліз органічних речовин: білки, наприклад, розщеплюються на пептиди, а потім – на амінокислоти; вуглеводи, такі як целюлоза, крохмаль – на моносахариди; уронові кислоти, жири – на гліцерин і жирні кислоти; лігнін, смоли, дубильні речовини – на ароматичні сполуки. Третя фаза розкладу – окисно-відновні процеси, що за допомогою ферменту оксиредуктази викликають повну мінералізацію органічних речовин: відбувається дезамінування амінокислот, декарбоксилування органічних кислот тощо. Реакції дуже різноманітні, їх характер визначається умовами, складом органічного матеріалу. В аеробних умовах іде окиснення, в анаеробних – відновлення. В кінцевому вигляді амінокислоти мінералізуються до CO2, Н2O, оксиди азоту в аеробних умовах, у вуглеводи – в анаеробних. Вуглеводи, приєднуючи кисень, перетворюються
спочатку в органічні кислоти, альдегіди, спирти, потім – у СО2 та Н2O, а при нестачі кисню відбувається їх бродіння й утворюються метан, спирт, низькомолекулярні органічні кислоти. Аналогічні перетворення до мінеральних речовин відбуваються з іншими проміжними продуктами розкладу. Дуже швидко мінералізуються цукор, крохмаль, гірше – білки, целюлоза, погано – лігнін, смоли, воски.
Швидкість розкладу органічних залишків зменшується в анаеробних умовах аж до повного припинення його й утворення торфу. Більшість з органічних залишків окиснюється до вуглекислого газу та води. А менша частина проходить другий етап перетворень – гуміфікацію, тобто синтез гумусних речовини. Рівень гуміфікації органічних решток залежить від гідротермічного режиму, ботанічного та біохімічного складу решток, їх кількості.
Природа утворення гумусних речовин цікавила дослідників протягом усього періоду розвитку грунтознавства. За цей час було висунуто кілька гіпотез походження гумусу.
Гуміфікація і, ж. Процес біохімічпого розкладу рослинних тканин, що відбувається у вологому середовищі нри недостатньому доступі кисню. Процес гуміфікації завжди поліпшує властивості грунту та його родючість.
Окисно-відновні процеси пов'язані з процесами перетворення рослинних решток, накопичення гумусу. Надлишкове зволоження уповільнює розклад органічної речовини, сприяє переважному утворенню фульвокислот. Зміна умов зволоження і висушування, відновлення і окиснення, найсприятливіша для проходження процесів розкладу органічної речовини, рослинних решток, дегуміфікації.
ОВ-режим вирішально впливає на співвідношення у ґрунті елементів з різним ступенем окиснення. При відновленні сполук заліза і марганцю підвищується їх розчинність, рухомість, вони мігрують по профілю.
З відновними явищами зв'язаний розвиток у сезонно-надлишково зволожених ґрунтах елювіально-глейового процесу, формування елювіальних горизонтів. При зміні відновних умов на окисні виникають залізо-марганцеві новоутворення: ортштейни, конкреції, бобовини, плівки тощо. При відновленні сульфатів з'являються H2S, FeS2, які надають ґрунтові темного кольору.

18.Основні компоненти системи – не гумусові і гумусові речовини в грунті. Охарактеризуйте гумінові кислоти і фульвокислоти. Гумус-це складний динамічний комплекс органічних з’єднань,які утворюються при розкладі та гуміфікації. Гумус в своєму складі має 2 види з’єднань-гумусові і не гумусові. Негумусові. 1.Речовини рослинного,тваринного походження: вуглеводи, білки, лігнін, воски,смоли. 2.Речовини синтезу:білки, жири, вуглеводи. 3.Високо- та низькомолекулярні продукти розкладу:цукор,фенол,амінокислоти,жирні та смоляні кислоти.Не гумусових речовин в ґрунті не більше 10-15 %. Гумусові. 1.Гумінові кислоти та їх похідні.2. Гумінові кислоти – це група природних темнозабарвлених кислот, що мають спільний тип будови, але є певні розходження, залежно від стадії вуглефікації, петрографічного складу й ступеня окиснення. За хімічною будовою це високомолекулярні, в основному ароматичні, оксикарбонові кислоти. На ранніх стадіях метаморфізму вони містять метоксильні групи. Основою їх структури є конденсовані системи, що включають аліциклічні й ароматичні кільця, бічні ланцюги і функціональні групи при ядрі й у бічних ланцюгах..Гумінові кислоти складаються з – вуглецю, водню, кисню, азоту. Фульвокислоти - органічні речовини жовтого забарвлення, витягнені із складу гумусу і штучно переведені у кислотну форму. Це азотоутримуючі кислоти, розчинні у воді, кислотах, слабких лужних розчинах, в водному розчині, аміаку з утворенням розчинних солей фульватів. Складаються з-вуглецю, водню, кисню, азоту. Фульвокислоти мають велику здатність розкладати природні мінерали в грунті.

 

19.Роль гумусу в ґрунтоутворенні, родючості та живленні рослин. Гумус-це складний динамічний комплекс органічних з’єднань,які утворюються при розкладі та гуміфікації. Гумус відіграє значну роль у формуванні ґрунту. В ньому виділені всі основні елементи живлення рослин: азот, вуглець, фосфор, сірка, калій, кальцій, магній. Велике значення гумусу в мікробіологічних процесах та як чинника вбирної здатності ґрунту. Чим більше гумусу в ґрунті, тим вища ємність поглинання. Органічна речовина поліпшує властивості ґрунту, сприяє підвищенню його родючості. Гумусові речовини дають ґрунту темне забарвлення, створюють агрономічно цінну структуру.. Органічні речовини, які мають низьку теплопровідність, запобігають швидкій віддачі тепла з ґрунту в атмосферу. Органічна речовина в процесі розпаду сама виділяє тепло і таким чином є джерелом тепла для ґрунту. Отже, багаті на органічну речовину ґрунти будуть теплими і сприятливими для розвитку рослин. І навпаки, бідні на органічну речовину ґрунти погано зберігають тепло, несприятливі для розвитку рослин, тому їх називають "холодними" ґрунтами. Поліпшити гумусний стан ґрунту можна шляхом внесення органічних добрив, в першу чергу, гною. Гумус формує профіль ґрунту. Добре виражений горизонт 5-20 см,інколи 70 см. Фульвокислоти утв. водорозчинні солі,які вимиваються дощами. Реакція ґрунту тут стає кислою. За допомогою гумусових речовин відб. вивітрювання мінералів,руйнування гірських порід,які виходять на поверхню. При розпаді гумусу та орг..решток виділяється багато вуглекислого газу,який піднімається до верхніх шарів ґрунту і ними живляться рослини. Перегнійні речовини покращують теплові властивості ґрунту. В ґрунтах,які використовуються в с.г. необхідно регулювати кількість гумусу внесенням навозу,торфу,компостами,зеленими добривами, травосіянням,вапнуванням і гіпсуванням

 

20. баланс азоту, фосфору, калію в грунтах

Азот. Так само, як і вуглець, азот майже цілком зв'язаний у грунті з його органічною частиною – гумусом і складає 1/10-1/20 від вмісту вуглецю. Незважаючи на невелику кількість (не більш 0,3-0,4, часто 0,1 і менше відсотка), азот відіграє надзвичайно важливу роль у родючості грунтів, тому що він життєво необхідний рослинам, для яких він доступний тільки у формі нітратного й амонійного іонів. Більшість культурних грунтів потребує систематичного внесення цього елемента. У природних умовах поповнення в грунті резервів азоту в доступних для рослин формах здійснюється азотфіксуючими бактеріями.

Фосфор. Є у грунті в дуже незначних кількостях: валовий вміст Р205 складає не більш 0,1-0,2%. Фосфор життєво важливий для рослин, але в більшості грунтів, особливо в піщаних, знаходиться в різкому дефіциті, у зв'язку з чим необхідно систематично вносити фосфор в грунт, особливо при їхньому інтенсивному використанні в сільськогосподарському виробництві. У грунті фосфор є у складі гумусу, органічних залишків, у мінеральній частині грунтів у складі апатиту, вторинного болотного мінералу – вівіаніту.

Калій. Вміст К2O складає в грунтах 2-3%. Цей елемент присутній частіше в глинистих мінералах тонкодисперсних фракцій, особливо в гідрослюдах, а також у складі таких первинних мінералів крупних фракцій, як біотит, мусковіт, калієві польові шпати. Поряд із кальцієм, калій відноситься до числа органогенів, необхідних для розвитку рослин; у ряді випадків калій може бути в дефіциті, у зв'язку з чим його внесення в грунт позитивно позначається на родючості.

21. Грунтові колоїди, їх походження, склад, будова..

Ґрунтові колоїди: склад, будова і властивості. Будь-яка речовина у стані великої подрібненості, дисперсності, може бути колоїдом. Колоїдні частинки мають розмір від 0,1 мкм (мікрометра) до 1 нм (нанометра). Ґрунтові колоїди утворюються при подрібненні великих частинок ґрунту, при вивітрюванні або в результаті фізичної чи хімічної взаємодії.

Всі ґрунтові колоїди за складом поділяються на такі види:

1) мінеральні колоїди, які утворилися при вивітрюванні гірських порід (колоїдні частинки глинистих мінералів);

2) органічні колоїди, які утворилися в процесі гуміфікації тваринних і рослинних решток, вони входять до складу гумусу;

3) органо-мінеральні колоїди утворюються при взаємодії мінеральних та органічних колоїдів.

Вміст колоїдів у ґрунті залежить від вмісту у ньому фізичної глини і гумусу. Найбільше колоїдів у глинистих і суглинистих ґрунтах з великим вмістом гумусу, найменше – у піщаних бідних на гумус ґрунтах.

Будова ґрунтових колоїдів. Внутрішня частина колоїду – ядро, може бути аморфним чи кристалічним.

На поверхні ядра розташований шар молекул, які здатні дисоціювати на іони. Це іонний або подвійний електонний шар. При його дисоціації на поверхні ядра утворюються три шари іонів: внутрішній - потенціалвизначаючий, середній компенсуючий і зовнішній - дифузний.

Ядро і потенціалвизначаючий шар утворюють гранулу. Ядро разом з шаром потенціалвизначаючих і компенсуючих іонів називається колоїдною часткою. Якщо ядро оточують аніони, частка має негативний заряд, якщо катіони – позитивний. Отже, заряд колоїдів визначає не міцела, а лише її частка.

22.Поглинаюча здатність грунту,її види. Вбирна здатність грунту- здатність грунту вбирати гази, рідини, розчинені речовини, а також затримувати тверді частинки з рідини, що просочуються крізь грунт, тощо. Розрізняють 5 видів В. з. г.: механічну, фізичну, хімічну, фізико-хімічну і біологічну. Під механічною В. з. г. розуміють властивість грунту затримувати дрібні тверді частинки і бактерії, що в легких за мех. складом підзолистих грунтах значно поліпшує водний режим. До фізичної В. з. г. належать процеси молекулярної адсорбції розчинених речовин, газів, водяної пари та ін. При хімічній В. з. г. розчинена речовина вступає з ін. речовинами грунту в хім. реакцію, переходить у малорозчинний стан і фіксується грунтом. Фізико-хімічна В. з. г. (т. з. обмінна адсорбція) - обмін між катіонами твердої фази і ґрунтового розчину має велике значення у розвитку грунту, його фізико-хім. властивостей. Біологічна В. з. г. зв'язана з діяльністю рослинності і мікроорганізмів грунту. Рослини, вбираючи корінням з грунту поживні речовини, переносять їх з глибших шарів у верхні, що підвищує родючість грунту; мікроорганізми, використовуючи для своєї життєдіяльності не тільки органічні, а й мінеральні сполуки, тимчасово переводять їх в органічну форму, перешкоджаючи вимиванню їх з грунту; при внесенні нітратів вони закріплюються в грунті тільки завдяки біол. вбиранню.Загальна кількість усіх поглинутих (обмінних) катіонів, які можуть бути витіснені з ґрунту, називається ємністю поглинання. Виражається ємність катіонного обміну мг-екв/ 100 г ґрунту. Залежить від вмісту в ґрунті колоїдної та перед колоїдної фракцій, будови їх поверхні, природи ґрунтового поглинального комплексу. Ступінь насиченості основами насиченості ґрунту основами являє собою виражену в процентах кількість обмінних основ по відношенню до загальної суми обмінних катіонів (включаючи водень і алюміній).

В залежності від складу поглинутих катіонів всі ґрунти поділяють на дві групи:

1) насичені основами, в поглинаючому комплексі яких знаходяться тільки катіони металів, наприклад Ca²⁺, Mg²⁺, Na⁺. До таких ґрунтів відносяться чорноземи, сіроземи і каштанові ґрунти;2) не насичені основами, в поглинаючому комплексі яких крім катіонів металів міститься H⁺. Це підзолисті, дерново-підзолисті, сірі лісові і болотні грунти.