Материал: GOSY-1_vmeste

Роль карбонатов в формир хим и физ св-в почв (содержание и состав гумуса, щелочность, состояние ппк)

КАРБОНАТЫ-соли угольной кислоты весьма широко распространенны в земной коре и в почвах в виде разных солей, Карбонатные ионы присутствуют в почвах в виде легкорастворимых солей (Na2C03, NaHC03) и в виде труднорастворимых соединений (СаС03).но преимущественно в виде солей щелочноземельных металлов (Са Мg) оч важный компонент литосферы, кор выветривания и почв.

Содержание карбонатов в земной коре составляет около 3,5%, в педосфере — в среднем около 1,3%. Основная часть карбонатов земной коры сосредоточена в осадочных породах. Они являются главным поставщиком углекислоты в грунтовые воды и почвы. Гидрогенная или унаследованная от материнской породы окарбоначенность почв — наиболее распространенная причина существования и накопления карбонатов в почвенном профиле.

Карбонаты являясь солями угольной кислоты представляют собой самый большой в биосфере запас углерода. Надо иметь в виду, что С03 тоже биогенные соединения и углерод карбонатов тоже биогенный углерод. Велико минералогическое разнообразие. Мел, кальцит, доломит,известняк. Различные минералогич формы кальцита существуют те разнообрзаие форм СО3 в природе достаточно велико. например, карбонат кальция СаСОз может быть представлен кристаллами кальцита или арагонита.

Карбонаты по своей химич сути- гидролитически щелочные, соли сильного основания и слабой кислоты при гидролизе дают щелочную реакцию. Поэтому присутствие С03 всегда определяет щелочную реакцию. интенсивность проявления щелочности различна, зависит от разных обстоятельств. При этом С03 могут обеспечивать очень высокое значение щелочности, не говоря уже про соду, которая дает рН от 10 и выше. рН настольео высок что в солонцах и содовых солончаках, гумус оч подвижен, формируется его заметные потеки.

Карбонаты щ/з металлов обеспечивают не столь высокую щелочность как сода, но значение щелочности достаточно велико. Так, при преобладании в раств-рах карбонатов Са Mg рН р-ра без С02 может достигать 9-9,5 и даже 10. В р-ре с С02 не такие большие значения, 8 с небольшим (8,2).

Присут-ие С03 обеспечивает высокое содержание Са в почвенных рас-х и природных водах. Формирование Са ландшафты.

Хим свойства.

Высокая щелочность и большая активность Са в поч рас-х ведет к формированию определенного геохимич. барьера, котор. отчетливо проявляется при миграции вещ-ва в почве.

Высокая активность Са обеспечивает закрепление гумуса минеральной частью почвы и вообще закрепление его в профиле за счет коагулирующего влияния на почвенные коллоиды в тч на орг вещ-во. и Тормозится его миграция по почвенному профилю в виде растворов. Именно по этому в частности в черноземах нижняя граница гумусированной толщи АВ редко заходит в карбонатный горизонт. Слаба очень миграция гумуса ниже карбонатного гор-та.

Более того характер гумификации в большой степени определяется активностью Са и Mg в почв. р-ре. (так, согласно кинетической теории гумификации Орлова, одним из параметров, контролир-м глубину гумификации явл-ся насыщенность почв основаниями.

Поэтому от присутствие карбонатов Са и Mg зависит направление гумификации. Соотншение Сгк Сфк, распространение гумуса по профилю,г лубина проникновения нижней границы и тд.

При высокой активности Са в почвен р-ре и насыщен-ю почв основаниями формируется гумус гуматного типа. тк Присутствие СаСОз в твердой фазе обеспечивает сравнительно постоянную концентрацию Са"+ в растворе, что практически полностью смещает реакцию в сторону образования гуматов кальция.

Также Са способствует агрегированности почвенных частиц, формированию почвенной структуры,

С химической точки зрения карбонат кальция является лучшим средством для снижения почвенной кислотности. При внесении его в кислую почву происходит реакция:

ПН2++СаСОз-^ПСа2++Н2СОз-^ПСа2++Н20+С02|,

или ПА12^+ЗСаСОз + ЗН20->ПСаз2++2А1(ОН)3+ЗС02|.

В результате этих реакций создаются наиболее благоприятные условия: почвенный поглощающий комплекс насыщается кальцием, а в почвенном растворе образуется слабая угольная кислота, которая легко разлагается, поставляя в приземный слой воздуха С02, необходимый для фотосинтеза.

Но кислотно-щелочная обстановка контролирует в значительной степени подвижность веществ, металлов в тч в почвенном профиле. Большен-во металлов подвижно в кислотной и менее в щелочной среде (например Fe, многие ТМ)Поэтому снижение почвенной кислотности, Сдвиг рН почвы в щелочную сторону ингибирует подвижность металлов в тч. полютантов., можно сделать общее заключение, что и такой прием простой как известкованием обычно способствует закреплению этих металлов в почвенном профиле.

Уменьшение подвижности металлов в присут-ие С03 иногда приводит к кажущемуся дефициту элементов минерального питания –биогенных элементов. Закрепление иммобилизация Fe в почвенном профилена фоне высокой карбонатности почв делает его недоступным для растения и ингибирует этим самым синтез хлорофилла. Довольно часто, когда на карбонатных почвах при достаточно высоком содержании валового железа ,он становится дефицитным для растения, возникает хлороз.

Карбонаты влияют на физ свойства, на агрегированость,стр-ру, но …

КАРБОНАТНОЕ ЗАСОЛЕНИЕ.

В условиях аридного климата при близком залегании жестких грунтовых вод в почвенном профиле могут возникать известковые, доломитизированные карбонатные аккумуляции, вызывающие плотнение почв. Такие аккумуляции и коры резко ухудшают физические свойства почв: норозность, плотность и водопроницаемость.Растворимость карбоната кальция обусловлена содержанием в воде угольной кислоты. Если в растворе происходит падение парциального давления углекислоты, то растворимость СаСОз резко уменьшается и известь выпадает в осадок:

Это может происходить в результате повышения температуры почвенного раствора или грунтовых вод по схеме Са(НС03)2 <± СаС03 + С02 + Н20.

Растворимые бикарбонаты переходят в нерастворимые карбонаты и выпадают в осадок в виде извести или частично в форме доломита CaMg(C03)2- Вследствие этого на незасоленных грунтовых водах могут формироваться горизонты и коры известковых и доломитизированных аккумуляций. В Центральной Азии такие аккумуляции получили название ш о х. Они резко ухудшают мелиоративное состояние орошаемых территорий и свойства почв. Содержание СаСОз в шоховых почвах достигает 60-70%Следует учитывать, что при содержании в пахотном горизонте 10—15% извести возможно угнетение зерновых; при содержанииоколо 40—50% СаСОз урожай зерновых снижается в два раза; при наличии 50—70% извести происходит угнетение бобовых культур Шоховые горизонты обладают высокой плотностью, практически непроницаемы для корней, нередко токсичны для растений.

ТИПЫ КАРБОНАТНЫХ ПРОФИЛЕЙ ПО САМОЙЛОВОЙ:

1.глубоко-элювиальный – глубина вскипания за пределами почвенного профиля или в нижней его части; характерен для почв северной лесостепи;нет следов С03 в профиле, мб в породе, в виде вспевдомиценлия.(оподзоленные сев. черноземы).

2.элювиальный – линия вскипания в пределах почвенного профиля, между А и В_Са находится бескарбонатный горизонт Вt; почвы центральной лесостепи(выщелочен. черноземы. глинисто-элювиальн.);(AB…Bt…C03гор)

3.элювиальный остаточно-карбонатный – профиль элювиальный, но присутствуют остаточные карбонаты в виде невыветрелых включений; литогенный профиль;плотные твердые С03 скопления (мел),выщелоченный профиль, выщелочено-дерново-карбонатные почвы.(С03 порода).

4.нормальный – нижняя граница гумусированной толщи совпадает с верхней границей карбонатного горизонта; почвы южной лесостепи; (типичные черноземы)

5.миграционный – карбонаты проникают в гумусированную толщу вплоть до горизонта А; юг зоны типичных степей, сухая степь (обыкновен, южн. черноземы, коричневые С03 почвы,сероземы).Вскипают с поверхности.

Карбонатно-кальциевое равновесие, факторы миграции карбонатов

Роль карбонатных систем в почвах настолько велика, что по отношению к ним говорят о карбонатно-кальциевых системах (К.К.С) и карбонатно-кальциевом равновесии (ККР).

Карбонатно-кальциевая система в почвах включает кальцит твердой фазы, ионы Са2+ в ППК, ионы и нейтральные частицы почвенного раствора: Са2+, СаНС03+, СаС03°, НС03- С03

2-, Н+ ОН- Н2С03> а также диоксид углерода С02 почвенного раствора и находящегося с

ним в равновесии почвенного воздуха.

Формирование карбонатного профиля регулируется состоянием карбонатно-почвенной системы. В основе карбонатно-кальциевой системы лежит реакция:

СаС03+С02+Н20=Са(НС03)2,

Процессы, определяющие равновесие карбонатно-кальциевой системы:

1)растворение С02 в почвенном р-ре.

[С02]раств = Кг• рС02

2)равновесие в системе С02-Н20

Н20+С02=Н2С03=Н+НС03=2Н+С03.

которое характеризуется константами диссоциации угольной кислоты:

3) диссоциация СаС03

СаС03=Са²⁺+С03^2-

Са+С02+Н20=Са+0Н+НС03.

Термин «известковый потенциал» только формально связан с выражением [рН—0,5рСа] и не означает, что величина рН обусловлена присутствием Са(ОН)2.

В формировании этой системы участвует С02, на его формирование оказывает роль биота почв.

Все фазы участ-т в формир-ии Са-системы (ТВ,жид,воздух почвы). Так же влияет ступенчатая диссоциация угольной к-ты. Растворение СаС03 идет с вытеснением Са-обменного из ППК (осложняет формирование СаС03-системы). + влияние ионного равновесия воды.

Растворение С03 в рас-ре зависит от р парциального С02 в почвенном воздухе, что связано с деятельностью почвенной биоты.

Если в растворе происходит падение парциального давления углекислоты, то растворимость СаСОз резко уменьшается и известь выпадает в осадок: Это может происходить в результате повышения температуры почвенного раствора или грунтовых вод по схеме Са(НС03)2 <± СаС03 + С02 + Н20.

Растворение СаС03 и его миграция завист от:

1)порциального давления С02

2)t почвенного р-ра

3)состава почвенного рас-ра.

Мигрируют карбонаты ф форме Са(НС03)2.