Д.С. Орлов - Химия почв (1114534), страница 46
Текст из файла (страница 46)
п. Действием серной кислоты полностью устраняется щелочность:Na 2 C0 3 + H 2 S 0 4 + N a 2 S 0 4 + H 2 0 + C02f,а при ее достаточном количестве из ППК вытесняется и обменный Na+:nNa 2 ++H 2 S0 4 -*nH 2 ++Na 2 S0 4 ;.или, в карбонатной почвеCaC0 3 + H 2 S 0 4 ^ C a S 0 4 + H 2 0 + C0 2 tиnNa2++CaS04+nCa2++Na2S04)но избыток Na 2 S0 4 требует также проведения последующих промывок.В качестве мелиоранта применяют иногда серу, которая постепенно окисляется в почве до серной кислоты и нейтрализует щелочныекомпоненты.
Чаще применяют серусодержащие отходы, действие которых аналогично свободной сере. С той же целью применяют пирит ипиритсодержащие породы. Свободная сера окисляется биохимическимпутем:2S + 3 0 2 + 2 S 0 3 + 2 H 2 0 + 2 H 2 S 0 4 .Пирит FeS2 окисляется до серной кислоты, образуя сульфат железа:2FeS2+702+2H20-2FeS04+2H2S04,а сернокислое железо, в свою очередь, гидролизуется до серной кислоты и труднорастворимых оксидов и гидроксидов железа. Сернокислоежелезо используется также в качестве самостоятельного мелиоративного средства; происходящие при этом в почве реакции можно записать так:Na 2 C0 3 + FeS0 4 -^Na 2 S0 4 +FeC0 3 ;FeC0 3 + 2 H 2 0 - F e ( O H ) 2 + H 2 C 0 3 - F e ( O H ) 3 | + H 2 0 + C0 2 t.Кроме устранения щелочности свежеосажденный гидроксид железаспособствует коагуляции илистых частиц и структурообразованию.В настоящее время устранение щелочности почв вполне осуществимо за счет кислых промышленных отходов, что способствует одновременно их утилизации и может рассматриваться как составная частьразработки безотходного производства в промышленности.Метан и некоторые другие углеводородыМетан СН4, как и другие низкомолекулярные углеводороды, продуцируется преимущественно в болотных или затопляемых почвах, возерных илах путем восстановления метановыми бактериями низкомолекулярных органических веществ, что схематично можно описать реакцией:С0 2 + 4Н 2 ^СН 4 + 2Н 2 0.Метанобразующие бактерии, в частности Methanosarcina barkeri,перерабатывают в метан такие вещества как СО, С0 2 , метанол, простейшие алифатические кислоты.
В отличие от других микроорганизмовони не используют такие обычные субстраты, как аминокислоты иуглеводы.Образование СН4 происходит только в резко восстановительныхусловиях, когда окислительно-восстановительный потенциал опускаетсядо —200ч-—250 мВ.173Такие уровни окислительного потенциала достигаются в почвах призразвитии анаэробиозиса после полного потребления 0 2 и полного превращения доступных микроорганизмам соединений Fe 3+ в соединениеFe 2+ . При этом обычно несколько повышается рН почвы за счет связывания диоксида углерода метанобразующими бактериями.Растворимость метана в воде невелика — при обычных температурах порядка-2—5 мг в 100 мл, и образующийся в болотных условияхгаз выделяется в атмосферу.
В значительных количествах СН4 можетприсутствовать только в почвенном воздухе заболоченных почв.Образующийся в заболоченных и затопляемых (рисовых) почвахСН4 не оказывает отрицательного действия на растения; однако в резко восстановительной среде наряду с метаном образуются и токсичныедля растений вещества, такие как H2S и некоторые органическиекислоты.В природной обстановке в почвах формируются и другие углеводороды, например этан С2Н6, этилен СН2 = СН2 и др. Этилен также образуется в переувлажненных (преимущественно затопленных) почвах;особенно хорошо это прослеживается в затопленных почвах при внесении рисовой соломы в качестве удобрения.
Количество образующегосяв таких условиях этилена может достигать 200—250 мкл на 10 г сухойпочвы в течение дня. Если же солому в почву не вносить, то выделение СН2 = СН2 не превышает 2—3 мкл на 10 г сухой почвы. Это явление имеет важное практическое значение, поскольку этилен хорошоизвестен как стимулятор (или ингибитор, в зависимости от концентрации) роста и развития растений. В частности, было показано, что ввоздухе орошаемой легкосуглинистой почвы концентрация СН 2 =СН 2может достигать 0,001%, что уже превышает уровень его токсичностидля растений.Кроме простейших углеводородов — газов, в почвах образуются инакапливаются углеводороды с длиной цепи до Ci6—C33 и их производные (спирты, кислоты, эфиры).
Эти углеводороды при анализе почв попадают в группу липидов; в небольших количествах они участвуют в.построении гумусовых кислот.Органические вещества и их значение в плодородииСреди разнообразных соединений углерода наибольшую роль впочвообразовании и плодородии почв играют органические вещества.Всю совокупность органических соединений, присутствующих в почвах, называют органическим веществом почвы. Это понятие, включаеткак органические остатки (ткани растений и животных, частично сохранившие исходное анатомическое строение), так и отдельные органические соединения специфической и неспецифической природы.Роль органических соединений настолько велика, что проблемаорганического вещества почв всегда занимала одно из центральныхмест в теоретическом и прикладном почвоведении.
По образному выражению В. В. Пономаревой, типы почвообразования являются почтисинонимами типов гумусообразования или, точнее, общего цикла превращения органических остатков растений. В настоящее время всебольшее значение приобретают не только теоретические, но и прикладные аспекты этой проблемы и задача регулирования гумусного состояния используемых в сельскохозяйственном производстве почв становится столь же важной, как оптимизация кислотности и водного режима почв Нечерноземья, мелиорация почв засоленного ряда или регули174рование окислительно-восстановительных режимов переувлажненныхпочв.Содержание, запасы и состав гумуса относятся к числу важнейшихпоказателей, от уровня которых зависят практически все агрономически ценные свойства почв.
Те же показатели используются при решении задач классификации и диагностики почв. При интенсификацииземледелия особое значение приобретает способность гумуса сниматьотрицательное действие на растение высоких и сверхвысоких доз минеральных удобрений. Вторая общая особенность обогащенных гумусомпочв заключается в повышенной устойчивости водно-пищевого режима,своеобразной буферности почв по отношению к внешним факторам, чтоснижает зависимость урожаев от погодных условий, повышает устойчивость земледелия.В формировании почв и почвенного плодородия гумус выполняетмногочисленные функции.
Оптимальное содержание гумуса в почвеобеспечивает агрономически ценную структуру и благоприятный водновоздушный режим, улучшает прогреваемость почв. С гумусом связаныважнейшие физико-химические показатели почв, в том числе высокаяемкость катионного обмена, кислотно-основная буферность почв; откачества и уровня содержания гумуса зависят кислотность и развитиевосстановительных процессов.Наиболее эффективное влияние гумуса на производственные показатели при сельскохозяйственном использовании почв может быть достигнуто только при некотором оптимальном для каждой почвы (зоны)сочетании уровней содержания гумуса, его состава и качественныхособенностей. Оптимальным можно считать такое гумусное состояниепочв, которое благоприятно для получения запланированного урожаяпри обязательном условии наиболее эффективного использования вносимых удобрений и максимальной эффективности агротехнических приемов.
Почва с оптимальным характером гумуса должна быть максимально устойчива к действию разрушающих факторов (эрозии, дефляции) или других процессов, снижающих ее плодородие.Практическое значение проблемы почвенного гумуса возрастаетв настоящее время в связи с тем, что происходит потеря гумуса в интенсивно распахиваемых почвах, если применяемая система земледелия не предусматривает необходимого пополнения органического вещества почвы за счет вносимых органических удобрений или пожнивных остатков.
При бессменной культуре зерновых ежегодные потеригумуса в черноземе типичном достигают 0,5—1,0 т/га, под пропашнымикультурами — до 1,5 т/га. За последние 100 лет черноземы многих интенсивно распахиваемых областей потеряли до 25—30% запасов гумуса.Главные причины потерь гумуса пахотными почвами следующие.1. Уменьшение количества растительных остатков, поступающих впочву, при смене естественного биоценоза агроценозом.2. Усиление минерализации органического вещества в результатеинтенсивной обработки и повышения степени аэрации почв.3. Разложение и биодеградация гумуса под влиянием физиологически кислых удобрений и активизации микрофлоры за счет вносимыхудобрений.4.
Усиление минерализации в результате осушительных мероприятий переувлажненных почв. Этот процесс наблюдается не только приосушении торфяных почв, но и на глеевых вариантах дерново-подзолистых почв.5. Усиление минерализации гумуса орошаемых почв в первые годыорошения. При длительном орошении и высоких урожаях сельскохо175зяйственных культур содержание гумуса в последующие годы стабилизируется или даже повышается.6. Эрозионные потери гумуса, в результате которых содержаниегумуса падает до тех пор, пока не остановлена эрозия. Скорость абсолютных потерь может постепенно снижаться, поскольку в сильно эродированных почвах смыву подвергаются менее гумусированные горизонты.
Размеры эрозионных потерь велики и могут существенно превышать потери за счет других причин.Общая схема изменения гумусосодержания в почвах показана нарис. 32. На первых этапах развития почвы в природных условиях под.Целинное почбообразоданиеВведение 6 культуруДальнейшее исполь зоВаниеI»I-4-5--6сотни и тысячи летединицы летПродолжительностьдесятки летпериодовРис. 32.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
