Хмельницький нацiональний унiверситет 
 Лабораторна робота
 

735. Ґрунтознавство

2. Визначення валового складу ґрунту

Автор: Білецька Галина Анатолiївна

 
 • 1
Иллюстрация к шагу0735-02-001.mp4
Текст к ситуацииВас вітає програма віртуальної лабораторної роботи з теми: «Визначення валового складу ґрунту». Робота складається з двох частин. Перша частина – це тест, друга – власне лабораторна робота.

Перед виконанням тесту потрібно ознайомитися з теоретичними відомостями з тем «Неорганічні речовини ґрунту», «Органічні речовини ґрунту» та «Водні властивості ґрунту» і рекомендаціями до виконання лабораторної роботи.

Тест містить 10 тестових завдань. Якщо Ви зробите хоча б одну помилку, потрібно буде все починати спочатку. Лабораторна робота передбачає виконання двох дослідів. Бажаємо успіху!


1Теоретичнi відомостi з теми «Неорганічні речовини ґрунту»101
2Теоретичнi відомостi з теми «Органічні речовини ґрунту»102
3Теоретичнi відомостi з теми «Водні властивості ґрунту»103
4Рекомендації до виконання лабораторної роботи104
5Перейти до тестування2
 
 • 2
Текст к ситуацииВам буде запропоновано тест із 10 тестових запитань. Якщо Ви впевнені у своїх знаннях та готові до тестування оберіть пункт – «Я готовий до здачі тесту», якщо Ви потребуєте додаткового вивчення теоретичного матеріалу – оберіть пункт «Я не готовий до здачі тесту».

При проходженні тестового контролю необхідно звернути увагу на таке:

– на відповіді виділений обмежений термін. Якщо Ви не надали відповідь у встановлений термін, то вона не зараховується;

– у разі невірної відповіді хоча б на одне питання, результат тестування не зараховується.


1Я готовий до здачі тесту3, 4
2Я не готовий до здачі тесту1
 
 • 3
Ограничение времени1 минут
Текст к ситуацииКількісне співвідношення хімічних елементів у ґрунті називається

1елементний склад5, 6
2хімічний склад23
 
 • 4
Ограничение времени1 минут
Текст к ситуацииЯким чином потрапляють у ґрунти біогенні хімічні елементи?

1накопичуються в ґрунті з гумусом5, 6
2успадковуються з материнської породи23
 
 • 5
Ограничение времени1 минут
Текст к ситуацииЯким чином потрапляють у ґрунти скелетні хімічні елементи?

1успадковуються з материнської породи7, 8
2накопичуються в ґрунті з гумусом23
 
 • 6
Ограничение времени1 минут
Текст к ситуацииДо якої групи хімічних елементів відносяться Силіцій та Оксиген?

1макроелементи7, 8
2мікроелементи23
3ультрамікроелементи23
 
 • 7
Ограничение времени1 минут
Текст к ситуацииДо якої групи хімічних елементів відносяться Нітроген, Сульфур та Фосфор?

1мікроелементи9, 10
2макроелементи23
3ультрамікроелементи23
 
 • 8
Ограничение времени1 минут
Текст к ситуацииЯкі процеси перетворенні відбуваються у ґрунті з сполуками Нітрогену?

1амоніфікація, нітрифікація, денітрифікація9, 10
2сульфуризація, десульфуризація, іммобілізація23
3мобілізація, іммобілізація, фіксація23
 
 • 9
Ограничение времени1 минут
Текст к ситуацииЯкі процеси перетворенні відбуваються у ґрунті з сполуками Сульфуру?

1сульфуризація, десульфуризація, іммобілізація11, 12
2амоніфікація, нітрифікація, денітрифікація23
3мобілізація, іммобілізація, фіксація23
 
 • 10
Ограничение времени1 минут
Текст к ситуацииЯкі процеси перетворенні відбуваються у ґрунті з сполуками Фосфору?

1мобілізація, іммобілізація, фіксація11, 12
2сульфуризація, десульфуризація, іммобілізація23
3амоніфікація, нітрифікація, денітрифікація23
 
 • 11
Ограничение времени1 минут
Текст к ситуацииСукупність рослинних і тваринних решток, які знаходяться на різних стадіях розкладу, і специфічних ґрунтових органічних речовин називається

1органічні речовини ґрунту13, 14
2гумус23
 
 • 12
Ограничение времени1 минут
Текст к ситуацииКомплекс відносно стійких органічних речовин, які знаходяться в тісному зв’язку з мінеральними речовинами ґрунту, називається

1гумус13, 14
2органічні речовини ґрунту23
 
 • 13
Ограничение времени1 минут
Текст к ситуацииДо негуміфікованих органічних речовин ґрунту відносяться

1амінокислоти, вуглеводи, органічні кислоти, жири, смоли15, 16
2гумінові кислоти, фульвокислоти, гуміни23
 
 • 14
Ограничение времени1 минут
Текст к ситуацииДо специфічних гумусових органічних речовин ґрунту відносяться

1гумінові кислоти, фульвокислоти, гуміни15, 16
2амінокислоти, вуглеводи, органічні кислоти, жири, смоли23
 
 • 15
Ограничение времени1 минут
Текст к ситуацииЯкі форми води ґрунту є доступними для рослин?

1капілярна17, 18
2гравітаційна17, 18
3гравітаційна23
 
 • 16
Ограничение времени1 минут
Текст к ситуацииЯк називається волога, що поглинається поверхнею ґрунтових частинок з повітря?

1гігроскопічна17, 18
2плівкова23
3капілярна23
 
 • 17
Ограничение времени1 минут
Текст к ситуацииЯкі ґрунти мстять більше гігроскопічної води?

1глинисті і суглинисті19, 20
2піщані і супіщані23
 
 • 18
Ограничение времени1 минут
Текст к ситуацииНа вміст гігроскопічної води в ґрунті впливає

1вміст гумусу19, 20
2вологість повітря19, 20
3структура ґрунту23
 
 • 19
Ограничение времени1 минут
Текст к ситуацииПри якій температурі можна виділити гігроскопічну воду з ґрунту?

1105 оC21, 22
2400 оC23
 
 • 20
Ограничение времени1 минут
Текст к ситуацииЗа якою формулою визначають вміст гігроскопічної води в ґрунті?

10735-02-020-01.gif21, 22
20735-02-020-02.gif23
30735-02-020-03.gif23
 
 • 21
Ограничение времени1 минут
Текст к ситуацииВміст якої вологи характеризує валовий склад ґрунту

1гігроскопічної24
2капілярної23
3хімічно зв’язаної23
 
 • 22
Ограничение времени1 минут
Текст к ситуацииЗа якою формулою визначають втрату ґрунту при прожарюванні?

10735-02-022-01.gif24
20735-02-022-02.gif23
30735-02-022-03.gif23
 
 • 23
Текст к ситуацииНа жаль, Ви не пройшли тестування!

Для підготовки до повторного тестування Вам необхідно повторно опрацювати теоретичні відомості з тем «Неорганічні речовини ґрунту, «Органічні речовини ґрунту» та «Водні властивості ґрунту» та рекомендації до виконання лабораторної роботи.

Після цього Ви можете повторно спробувати пройти тестування.


1Повернутися до початку роботи2
2Теоретичнi відомостi з теми «Неорганічні речовини ґрунту»101
3Теоретичнi відомостi з теми «Органічні речовини ґрунту»102
4Теоретичнi відомостi з теми «Водні властивості ґрунту»103
5Рекомендації до виконання лабораторної роботи104
 
 • 24
Текст к ситуацииВітаємо, Ви успішно закінчили тестування!

Ви володієте необхідними теоретичними знаннями, що необхідні для виконання лабораторної роботи.

Бажаємо успішного виконання лабораторної роботи.


1Почати лабораторну роботу25
 
 • 25
Текст к ситуацииВи починаєте виконувати лабораторну роботу «Визначення валового складу ґрунту».

Метю лабораторної роботи є набуття практичних навичок визначати валовий склад ґрунту.


1Продовжити виконання лабораторної роботи26
 
 • 26
Текст к ситуацииДослід 1. Визначення вмісту гігроскопічної води.

Одним із показників валового складу ґрунту є гігроскопічна вода.

Гігроскопічна вода – це пароподібна вода повітря, яка поглинається поверхнею ґрунтових частинок. Молекули гігроскопічної води можна видалити в результаті тривалого нагрівання ґрунту при температурі 105оC.


1Продовжити виконання лабораторної роботи27
 
 • 27
Иллюстрация к шагу0735-02-027.mp4
Текст к ситуацииОбладнання та матеріали:

1) бюкси;

2) ваги;

3) ексикатор;

4) сушильна шафа;

5) зразки ґрунту.


1Продовжити виконання лабораторної роботи28
 
 • 28
Иллюстрация к шагу0735-02-028.mp4
Текст к ситуацииЗважити бюкс.

1Продовжити виконання лабораторної роботи29
 
 • 29
Иллюстрация к шагу0735-02-029.mp4
Текст к ситуацииУ бюксі зважити 2 г повітряно-сухого ґрунту.

1Продовжити виконання лабораторної роботи30
 
 • 30
Иллюстрация к шагу0735-02-030.mp4
Текст к ситуацииПомістити відкритий бюкс у сушильну шафу і висушити пробу ґрунту при температурі 105оС на протязі 5-6 годин.

1Продовжити виконання лабораторної роботи31
 
 • 31
Иллюстрация к шагу0735-02-031.mp4
Текст к ситуацииВийняти бюкс з сушильної шафи, закрити його кришкою і помістити в ексикатор на 20-30 хвилин.

1Продовжити виконання лабораторної роботи32
 
 • 32
Иллюстрация к шагу0735-02-032.mp4
Текст к ситуацииЗважити бюкс з наважкою ґрунту після висушування.

1Продовжити виконання лабораторної роботи33
 
 • 33
Иллюстрация к шагу0735-02-033-00.gif
Текст к ситуацииВміст гігроскопічної води (у % відносно маси сухого ґрунту) визначити за формулою,

де m1 – маса бюкса з наважкою ґрунту до висушування, г;

m2 – маса бюкса з наважкою ґрунту після висушування, г;

g – маса проби ґрунту після висушування, г.


1Продовжити виконання лабораторної роботи34
 
 • 34
Иллюстрация к шагу0735-02-034-00.gif
Текст к ситуацииКоефіцієнт перерахунку результатів аналізу повітряно-сухого ґрунту на абсолютно сухий знаходять за формулою 2.

1Продовжити виконання лабораторної роботи35
 
 • 35
Текст к ситуацииНа основі результатів розрахунків за формулами 1 і 2, зробити висновок про вміст гігроскопічної вологи в ґрунті.

1Продовжити виконання лабораторної роботи36
 
 • 36
Текст к ситуацииВітаємо! Ви успішно виконали дослід 1 «Визначення вмісту гігроскопічної води».

1Продовжити виконання лабораторної роботи37
 
 • 37
Текст к ситуацииДослід 2. Визначення втрати при прожарюванні.

Одним із показників валового складу ґрунту є вміст органічних речовин, який визначаємо як втрату при прожарюванні.


1Продовжити виконання лабораторної роботи38
 
 • 38
Иллюстрация к шагу0735-02-038.mp4
Текст к ситуацииОбладнання та матеріали:

1) фарфоровий тигель;

2) муфельна піч;

3) ексикатор;

4) ваги;

5) зразки ґрунту.


1Продовжити виконання лабораторної роботи39
 
 • 39
Иллюстрация к шагу0735-02-039.mp4
Текст к ситуацииЗважити фарфоровий тигель.

1Продовжити виконання лабораторної роботи40
 
 • 40
Иллюстрация к шагу0735-02-040.mp4
Текст к ситуацииУ фарфоровому тиглі зважити 1-2 г повітряно-сухого ґрунту.

1Продовжити виконання лабораторної роботи41
 
 • 41
Иллюстрация к шагу0735-02-041.mp4
Текст к ситуацииТигель поставити у холодну муфельну піч і прожарити ґрунт при температурі 900 о С на протязі 1 години.

1Продовжити виконання лабораторної роботи42
 
 • 42
Иллюстрация к шагу0735-02-042.mp4
Текст к ситуацииОхолодити тигель в ексикаторі.

1Продовжити виконання лабораторної роботи43
 
 • 43
Иллюстрация к шагу0735-02-043.mp4
Текст к ситуацииЗважити тигель після прожарювання та охолодження.

1Продовжити виконання лабораторної роботи44
 
 • 44
Иллюстрация к шагу0735-02-044.mp4
Текст к ситуацииПовторити прожарювання на протязі 15-20 хвилин.

1Продовжити виконання лабораторної роботи45
 
 • 45
Иллюстрация к шагу0735-02-045.mp4
Текст к ситуацииОхолодити тигель в ексикаторі.

1Продовжити виконання лабораторної роботи46
 
 • 46
Иллюстрация к шагу0735-02-046.mp4
Текст к ситуацииЗважити тигель після повторного прожарювання та охолодження.

1Продовжити виконання лабораторної роботи47
 
 • 47
Текст к ситуацииЯкщо маса тигля з пробою ґрунту змінилася, це свідчить про неповне згоряння органічних речовин

1Маса тигля з пробою ґрунту змінилася44
2Маса тигля з пробою ґрунту не змінилася48
 
 • 48
Иллюстрация к шагу0735-02-048-00.gif
Текст к ситуацииЯкщо маса тигля з пробою ґрунту така сама, як при першому прожарюванні, величину втрати при прожарюванні (у %) розраховують за формулою 3,

де m1 – маса тигля з повітряно-сухим ґрунтом до прожарювання, г;

m2 – маса тигля з повітряно-сухим ґрунтом після прожарювання, г;

g – маса наважки повітряно-сухого ґрунту, г;

К – коефіцієнт перерахунку на абсолютно-сухий ґрунт.


1Продовжити виконання лабораторної роботи49
 
 • 49
Текст к ситуацииНа основі результатів, отриманих в результаті виконання досліду, потрібно зробити висновок про вміст органічних сполук і, відповідно, про співвідношення органічних і мінеральних речовин у ґрунті.

1Продовжити виконання лабораторної роботи50
 
 • 50
Текст к ситуацииВітаємо! Ви успішно виконали дослід 2 «Визначення втрати при прожарюванні».

1Продовжити виконання лабораторної роботи51
 
 • 51
Текст к ситуацииВітаємо! Ви успішно виконали лабораторну роботу «Визначення валового складу ґрунту».
Тепер оформіть звіт з лабораторної роботи відповідно запропонованого зразка.
Звіт лабораторної роботи повинен містити:
1) розрахунок вмісту у ґрунті гігроскопічної води за формулою 1;
2) розрахунок коефіцієнту перерахунку результатів аналізу повітряно-сухого ґрунту на абсолютно сухий ґрунт за формулою 2;
3) розрахунок втрати ґрунту при прожарюванні за формулою 3;
4) значення знайдених в результаті розрахунку величин;
5) висновок про здобутті на лабораторній роботі практичні навички.
Запишіть звіт окремим файлом та і відправте викладачу зі своєї персональної сторінки.

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА 2

Визначення валового складу ґрунту

Мета роботи: набуття практичних навичок визначати валовий склад ґрунту.

Дослід 1. Визначення вмісту гігроскопічної води.

Вміст гігроскопічної води (у % відносно маси сухого ґрунту) визначають за формулою (1):

, (1)

де m1 – маса бюкса з наважкою ґрунту до висушування, г;

m2 – маса бюкса з наважкою ґрунту після висушування, г;

g – маса проби ґрунту після висушування, г.

Навести розрахунок.

Коефіцієнт перерахунку результатів аналізу повітряно-сухого ґрунту на абсолютно сухий ґрунт знаходять за формулою (2):

. (2)

Навести розрахунок.

Дослід 2. Визначення втрати при прожарюванні.

Величину втрати при прожарюванні (у %) розраховують за формулою (3):

, (3)

де m1 – маса тигля з повітряно-сухим ґрунтом до прожарювання, г;

m2 – маса тигля з повітряно-сухим ґрунтом після прожарювання, г;

g – маса наважки повітряно-сухого ґрунту, г;

К – коефіцієнт перерахунку на абсолютно-сухий ґрунт.

Навести розрахунок.

Отже, вміст органічних і мінеральних речовин у ґрунті (у %) складає – вказати значення.

Висновок. На лабораторній роботі ми навчилися визначати валовий вміст ґрунту, зокрема вміст гігроскопічної води та органічних речовин (втрата при прожарюванні).


 
 • 52
Текст к ситуацииПомилка виконання досліду 1.

Вам необхідно повторити цей дослід.


1Продовжити виконання лабораторної роботи26
 
 • 53
Текст к ситуацииПомилка виконання досліду 2.

Вам необхідно повторити цей дослід.


1Продовжити виконання лабораторної роботи37
 
 • 101
Текст к ситуации

НЕОРГАНІЧНІ РЕЧОВИНИ ҐРУНТУ

Питання теми

1. Хімічний склад ґрунту.

2. Хімічні властивості ґрунту.

3. Перетворення сполук Нітрогену в ґрунті.

4. Перетворення сполук Фосфору в ґрунті.

5. Перетворення сполук Сульфуру в ґрунті.

1. Хімічний склад ґрунту.

Щоб зрозуміти процеси, які відбуваються в ґрунті, потрібно знати хімічний склад ґрунту та його зміни при ґрунтоутворенні і використанні ґрунту. Хімічний склад характеризується елементним складом.

Елементним складом ґрунту називається склад і кількісне співвідношення хімічних елементів у ґрунті.

Елементний склад ґрунту – це основна хімічна характеристика ґрунту, яка необхідна для розуміння його властивостей і генезису.

Ґрунти містять майже всі елементи періодичної системи Д.І. Менделєєва. За вмістом елементів та їх кількісним співвідношенням ґрунти відрізняються від живих організмів, мінералів і гірських порід. Ґрунти містять багато вуглецю і кремнію, що вказує на два фактори ґрунтоутворення – живі організми і ґрунтоутворюючі поріди. Особливістю елементного складу є великий діапазон концентрацій.

Вміст деяких елементів у ґрунтах (у %):

Si 26-44 Ti 0,2-0,5

Al 1-14 Mn 0,01-0,3

Fe 0,5-12 Cорг 0,5-4

Ca 0,5-5 N 0,05-0,2

K 0,2-3 P 0,02-0,1

Na 0,2-2 S 0,02-0,2

Mg 0,1-2 H 0,04-0,2

Елементний склад ґрунтів залежить від механічного складу ґрунту і властивостей хімічного елемента. Наприклад, в легких ґрунтах велика концентрація кремнію. Багато вуглецю міститься у ґрунтах, які утворились на карбонатних породах. Біогенні елементи (C, N, P, S) накопичуються в ґрунті з гумусом, скелетні елементи (Si, Al, Fe, Mg, K, Na) успадковуються від ґрунтоутворюючої породи.

За вмістом у ґрунті елементи поділяються на три групи:

1) макроелементи:

– Si і O, вміст яких у сумі складає від 80 % до 90 %;

– Al, Fe, Ca, Mg, Na, K, вміст яких від десятих долей до декількох процентів;

2) мікроелементи: вміст від 0,01 % до 0,001 % (Ti, N, P, S, H);

3) ультрамікроелементи: вміст від n×10–4 % до n×10–10 % (Ba, Sr, B, Rb, Cu, V, Cr, Ni, Co, Li, Mo, Cs, Se та інші).

За геохімічною спорідненістю хімічні елементи поділяють на такі групи:

1) літофільні елементи, споріднені до кисню і в умовах біосфери утворюють мінерали типу оксидів, гідроксидів, солей кисневовмістних кислот (Si, Ti, S, P, F, Cl, Al, Se, Na, K, Ca, Mg та інші);

2) халькофільні елементи, схильні утворювати сполуки із сіркою (Cu, Zn, Pb, Cd, Ag, Mn, Fe);

3) сидерофільні елементи, розчиняються в залізних сплавах і утворюють сплави з залізом (Fe, Co, P, C, Pt, Au, Sn, Mo та інші);

4) атмофільні елементи – це елементи земної атмосфери (H, N, C, O, He, Ne, Ar, Kr, Xe, Cl, Br, I);

5) біофільні елементи, характерні для живих організмів (C, H, O, N, P, S, Cl, I, B, Ca, Mg, K, Na, V, Mn, Fe, Cu).

2. Хімічні властивості ґрунту.

У хімічних реакціях беруть участь не атоми, а й іони і молекули, тому хімія ґрунтів базується не лише на знаннях елементного складу, а на властивостях молекул.

Ґрунтоутворення здійснюється в результаті великої кількості хімічних процесів, які мають складний характер і зумовлені специфікою ґрунту як природного тіла, а особливо його хімічними особливостями.

Можна виділити такі хімічні особливості ґрунту:

1) поліхімізм – ґрунт містить велику кількість хімічних елементів і речовин. Один елемент може бути представлений декількома сполуками, а одна й та сама сполука може бути в різних кристалічних чи аморфних станах;

2) гетерогенність і полідисперсність – ґрунт це багатофазна система з неоднорідними поверхнями стикання, на яких відбуваються процеси сорбції і десорбції органічних і мінеральних речовин;

3) органо-мінеральні взаємодії. У ґрунтах формуються не лише прості і комплексні сполуки, а й складні адсорбційні комплекси, які складаються з мінеральних та органічних речовин;

4) динамічність ґрунтових процесів – для ґрунтів характерна добова, сезонна, річна і вікова динаміка. Зміни відбуваються безперервно, що зумовлює зміни хімічного складу ґрунтів;

5) просторова неоднорідність, пов’язана з просторовою неоднорідністю факторів ґрунтоутворення;

6) нерівноважний стан і термодинамічна незворотність процесів. Ґрунт – відкрита термодинамічна система через яку постійно проходить потік енергії і речовин, це не дає можливості досягнути рівноважного стану. Крім того, ґрунт має своєрідну кінетику грунтово-хімічних процесів, в якій поєднуються дуже швидкі і дуже повільні реакції.

3. Перетворення сполук Нітрогену в ґрунті.

Ґрунти містять велику кількість неорганічних речовин. Для мінерального живлення рослин найбільше значення мають сполуки Нітрогену, Сульфуру і Фосфору.

У ґрунтах найчастіше зустрічаються сполуки Нітрогену із ступенями окислення –3 і +5.

Мінеральні сполуки Нітрогену представлені нітратами, нітритами, солями амонію, у газовій фазі містяться оксиди азоту і молекулярний азот. У доступній рослинам формі знаходиться від 1 % до 3 % загальної кількості Нітрогену ґрунту. Доступним для рослин є Нітроген нітратів і амонійний азот, частково засвоюються і низькомолекулярні органічні сполуки, наприклад амінокислоти.

Трансформація Нітрогену в ґрунті включає фіксацію атмосферного азоту, перетворення азотовмісних сполук органічних решток у гумусові кислоти, амоніфікацію органічних сполук, процеси нітрифікації і денітрифікації, фіксацію амонійного азоту глинистими мінералами, вимивання сполук Нітрогену з ґрунту.

Амоніфікація – це перехід Нітрогену органічних речовин в аміачні сполуки. Амоніфікацію зумовлюють мікроорганізми, які здатні розщеплювати білкові сполуки й утворювати аміак та його сполуки.

У ґрунті аміак вступає в реакцію з різними кислотами й утворює амонійні солі:

2NH3 + H2SO4® (NH4)2SO4.

Також він взаємодіє з водою і утворює гідроксид амонію:

NH3 + H2O ® NH4OH.

Процес амоніфікації здійснюється в аеробних і анаеробних умовах.

Нітрифікація – це процес утворення нітратної кислоти та її солей з аміачних сполук. Нітрифікація здійснюється у дві стадії. Спочатку бактерії окислюють аміак до нітритної кислоти:

2NH3 + 3O2® 2HNO2+2H2O,

а потім перетворюють нітритну кислоту в нітратну:

2HNO2+O2 ® 2HNO3.

Нітратна кислота взаємодіє з різними основами і дає солі NaNO3, KNO3 і Ca(NO3)2 – найбільш доступну форму для живлення рослин. Нітрифікація – процес окислення, отже для утворення нітратів в ґрунті необхідна аерація. На нітрифікацію впливають волога, теплота і реакція середовища. Найбільш інтенсивно процес протікає у ґрунтах з нейтральною, слабокислою чи слаболужною реакцією при вологості 60 %, вільному доступі повітря і температурі від 25 оС до 35 оС.

Денітрифікація – це відновлення Нітрогену нітратів до молекулярного азоту. Процес відбувається в анаеробних умовах з участю бактерій. При цьому виділяється велика кількість теплоти.

Процес денітрифікації можна виразити рівнянням:

5C+KNO3® 2K2CO3 + 3CO2 + 2N2,

де С – органічна речовина.

Фіксація атмосферного азоту в ґрунті. Атмосфера містить велику кількість азоту, але рослинами він засвоюватись не може. Цей азот рослини можуть використовувати лише після його зв’язування азотфіксуючими мікроорганізмами. У ґрунті є дві групи азотофіксуючих мікроорганізмів. Одні з них, бульбочкові, розвиваються на коренях бобових рослин, інші вільно живуть в ґрунті. Вільноживучі азотофіксатори можуть бути аеробними та анаеробними.

4. Перетворення сполук Фосфору в ґрунті.

Фосфор у ґрунті знаходиться в малодоступному для рослин вигляді. Основна маса Фосфору міститься в органічних речовинах, решта у солях ортофосфорної кислоти (H3PO4). Найбільше у природі ортофосфатів кальцію.

Сполуки Фосфору у ґрунті підлягають різноманітним перетворенням. Найбільше значення для ґрунтоутворення мають мінералізація органічних речовин, зміна рухливості фосфорних сполук (мобілізація та імобілізація) і фіксація фосфору.

Мінералізація – це перетворення органічних сполук Фосфору в мінеральні в результаті діяльності мікроорганізмів.

Мобілізація – це перетворення важкорозчинних солей Фосфору в розчинні та їх перехід у ґрунтовий розчин. Наприклад, перетворення трикальційфосфату в ди- і монокальційфосфат:

Ca3(PO4)2® CaHPO4® Ca(H2PO4)2.

Значну роль в мобілізації фосфорної кислоти відіграють мікроорганізми. Вони розкладають органічні речовини і вивільняють фосфорну кислоту. Вона взаємодіє з основами і утворює фосфорнокислі солі, які можуть засвоювати рослини.

На процеси мобілізації впливає ґрунтова волога. Вода здатна частково розчиняти нерозчинні фосфати кальцію і переводити їх в розчинні.

Іммобілізація фосфорної кислоти – це засвоєння мікроорганізмами легкорозчинних сполук Фосфору і перетворення їх в складні органічні речовини, які не можуть засвоювати рослини. Після відмирання мікроорганізмів і мінералізації їх тіл, Фосфор знову переходить в розчинну форму і стає доступним для рослин.

Фіксація фосфору полягає в його переході у нерозчинний стан за рахунок утворення зв’язків з мінеральними компонентами ґрунту. У цих реакціях беруть участь, в основному, іони H2PO4.

5. Перетворення сполук Сульфуру в ґрунті.

Сульфур в ґрунті представлений органічними і неорганічними речовинами. Їх співвідношення залежить від типу ґрунту і материнської породи. Інколи у ґрунтах зустрічається вільна сірка.

Сульфур та його сполуки відіграють важливу роль у процесі ґрунтоутворення і живленні рослин.

Неорганічні сполуки Сульфуру дуже різноманітні. Одна з головних груп сполук Сульфуру – похідні оксидів. Двооксид SO2 і триоксид SO3 легко розчиняються в воді, розчин SO2 дає сірчисту кислоту H2SO3, розчин SO3 – сірчану H2SO4. Ці кислоти утворюють солі – сульфіти і сульфати. Найбільш поширеними сульфатами є гіпс CaSO4×2H2O та ангідрид CaSO4×0,5H2O чи CaSO4. В засолених ґрунтах зустрічається глауберова сіль.

Наступна група мінеральних сполук Сульфуру в ґрунтах – сірководень H2S та його солі.

Сірководень – отруйний газ, значне його накопичення у ґрунті було б шкідливим для рослин. Сірководень не накопичується у ґрунті, оскільки сіркобактерії окислюють його і переводять в сірчану кислоту. Це перетворення називається сульфуризацією:

2H2S + O2® 2H2O + S2

S2 + 2H2O + 3O2® 2H2SO4.

Сіркобактерії – це аеробні мікроорганізми. Чим пухкіший ґрунт тим краще відбувається газообмін і сірководень інтенсивніше перетворюється у сірчану кислоту. У щільних ґрунтах, де слабкий потік повітря, процес сульфуризації поступається процесу десульфуризації, при якому анаеробні бактерії відновлюють солі сірчаної кислоти до H2S.

Крім сульфуризації і десульфуризації із сполуками Сульфуру у ґрунті відбувається мінералізація, іммобілізація, окислення і відновлення.

Мінералізація – це перетворення органічних сполук Сульфуру в мінеральні. Мінералізація інтенсивно відбувається при оптимальних для мікроорганізмів умовах.

Іммобілізація – процес перетворення неорганічних речовин Сульфуру в органічні в результаті діяльності мікроорганізмів. При цьому Сульфур сульфатів накопичується у вигляді сульфуровмісних амінокислот.

Окислення і відновлення здійснюється хімічним і біохімічним шляхом. Окислення сполук Сульфуру інтенсивно відбувається в аеробних умовах киснем повітря або з участю сіркобактерій. Окислення Сульфуру відбувається ступінчасто:

S ® S2O32-® S4O62-® SO32-® SO42-.

В результаті процесів окислення у ґрунті накопичується сірчана кислота.

Реакції відновлення сульфатів відбуваються з участю сульфоредукуючих бактерій. Ці реакції зумовлюють накопичення у ґрунті сульфідів заліза й соди і, як наслідок, формування содовозасолених ґрунтів і солончаків.


1Повернутися до початку роботи1
 
 • 102
Текст к ситуации

ОРГАНІЧНІ РЕЧОВИНИ ҐРУНТУ

Питання теми

1. Накопичення органічних речовин у ґрунті. Утворення гумусу.

2. Склад гумусу. Значення гумусових речовин у ґрунті.

1. Накопичення органічних речовин у ґрунті. Утворення гумусу.

Органічні речовини ґрунту – це сукупність рослинних і тваринних решток, які знаходяться на різних стадіях розкладу, і специфічних ґрунтових органічних речовин – гумусу.

Основну роль у накопичені органічних рослин відіграють зелені рослини. Вони здійснюють фотосинтез, в результаті якого утворюються органічні речовини, після відмирання рослин синтезовані органічні речовини надходять у ґрунт. Таким чином, своєю життєдіяльністю зелені рослини зумовлюють біологічну міграцію мінеральних речовин.

Велику роль у накопичені органічних речовин відіграють мікроорганізми. Діяльність мікроорганізмів протилежна діяльності зелених рослин – вони розкладають органічні речовини, синтезовані зеленими рослинами.

Розвиток мікроорганізмів у ґрунті пов’язаний з органічними речовинами – чим більше у ґрунті рослинних решток, тим більше мікроорганізмів. Найбільше мікроорганізмів у верхніх шарах ґрунту.

Відмираючи, рослини і тварини розкладаються у ґрунті. Кінцевим результатом їх розкладання є мінералізація органічних речовин. Інтенсивність розкладання залежить від речовин, які розкладаються і від зовнішніх умов. Найшвидше розкладаються цукри, органічні кислоти, спирти, потім білки, амінокислоти, жири, пектини, геміцелюлоза і, нарешті, клітковина й лігнін. Дуже повільно розкладаються віск, смоли та інші стійкі речовини.

Органічні речовини мінералізуються не відразу, вони проходять ряд довгих і складних перетворень, тому у ґрунті можна знайти органічні речовини на різних стадіях розкладання.

Одночасно з мінералізацією відбувається процес гуміфікації, тобто утворення гумусу.

2. Склад гумусу. Значення гумусових речовин у ґрунті.

Гумус – це комплекс відносно стійких органічних речовин, які знаходяться в тісному зв’язку з мінеральними речовинами.

Вміст гумусу у ґрунтах різний. Максимальну кількість гумусу містять чорноземи від 80 % до 90 %. У північному і південному напрямку від чорноземної зони кількість гумусу у ґрунтах поступово зменшується.

Вміст гумусу в дерново-підзолистих ґрунтах складає від 60 % до 70 % від загальної кількості органічних речовин, в болотних – від 70 % до 80 %.

У складі гумусу виділяють дві групи сполук – негуміфіковані органічні речовини і специфічні органічні речовини.

Негуміфіковані органічні речовини представлені різноманітними сполуками, які входять до складу рослинних решток. Це амінокислоти, білки, моносахариди, полісахариди, жири, віск, дубильні речовини, органічні кислоти, лігнін, смоли, спирти та інші сполуки. Вміст цих речовин в гумусі складає від 10 % до 15 %, лише в торф’яних горизонтах вміст цих речовин доходить до 80 % від усієї органічної маси.

Специфічні органічні речовини або гумусові речовини. Вони складають основну частину ґрунтового гумусу – від 80 % до 90 %. Гумусові речовини – це високомолекулярні азотовмісні кислоти. Гумусові речовини поділяють на гумінові кислоти, фульвокислоти і гуміни.

Гумінові кислоти – це високомолекулярні органічні кислоти темного кольору, які містять від 52 % до 62 % Карбону, від 31 % до 39 % Оксигену, від 2,5 % до 5,8 % Гідрогену, від 2,6 % до 5,1 % Нітрогену. Крім того, в дуже малих кількостях, вони містять Фосфор, Сульфур, Ферум, Силіцій, Алюміній та інші елементи. Ці речовини не постійні елементи гумінових кислот, вони приєднуються до них в результаті хімічних реакцій.

Молекула гумінової кислоти містить карбоксильну і фенолгідроксильну групи. Ці групи зумовлюють поглинальні властивості ґрунтів по відношенню до катіонів, а також взаємодію гумінових кислот з іншими компонентами гумусу і мінеральними речовинами.

При взаємодії з катіонами лужних і лужноземельних металів гумінові кислоти утворюють солі – гумати. Гумати Натрію та Калію, а також гумати амонію розчинні у воді і легко вимиваються з ґрунту опадами. Гумати лужноземельних металів нерозчинні у воді, утворюють водостійкі сполуки і добре закріплюються в ґрунті.

Фульвокислоти, так само як гумінові кислоти, є високомолекулярними азотовмісними органічними кислотами. На відміну від гумінових кислот, вони містять менше вуглецю, але більше Оксигену і Гідрогену. Вони містять від 44 % до 50 % Карбону, від 42 % до 48 % Оксигену, від 4,5 % до 6 % Гідрогену, від 2,5 % до 5,5 % Нітрогену. У слабких розчинах ці речовини мають світло-жовтий колір, а в концентрованих – цегляно-жовтий, тому вони називаються фульвокислоти (fulvus – жовтий).

Фульвокислоти мають дуже кислу реакцію і добре розчиняються у воді, тому ці кислоти руйнують мінеральну частину ґрунту і впливають на процес ґрунтоутворення, а саме на підзолоутворення.

При взаємодії з катіонами лужних і лужноземельних металів фульвокислоти утворюють солі, які добре розчиняються у воді і здатні вимиватись з ґрунту.

Гуміни – інертна частина ґрунтового гумусу. Гуміни складаються з гумінових кислот і фульвокислот. Ці кислоти у гумінах знаходяться в складних зв’язках і утворюють різноманітні комплекси з мінеральною частиною ґрунту, особливо з частинками глинистих мінералів.

В результаті взаємодії різних гумусових речовин з мінеральною частиною ґрунту утворюються органо-мінеральні комплекси.

Співвідношення гумінових кислот і фульвокислот в різних ґрунтах неоднакове. Наприклад, у дерново-підзолистих ґрунтах і кремнеземах міститься більше фульвокислот, а в чорноземах – гумінових кислот.

Хімічний склад гумусу впливає на якість ґрунтів. Найбільш сприятливі властивості мають ґрунти в гумусі яких переважають гумінові кислоти.

Гумус має велике значення. Гумусові речовини поступово мінералізуються і збагачують ґрунт елементами мінерального живлення. Таким чином, гумусові речовини є джерелом для утворення мінеральних сполук, які є необхідною умовою родючості ґрунту.

Гумусові речовини покращують фізичні, хімічні і біологічні властивості ґрунтів і тим покращують родючість. Гумус – важливий фактор утворення структури ґрунту.

При розкладанні органічних речовин, які входять до складу гумусу, виділяються різні кислоти, які підсилюють хімічне вивітрювання і утворення мінеральних сполук.

Гумінові кислоти підсилюють ріст і розвиток рослин.

Органічні речовини є поживою для більшості ґрунтових мікроорганізмів. Чим більше гумусу, тим більше мікроорганізмів і тим інтенсивніше протікають біологічні і біохімічні процеси.


1Повернутися до початку роботи1
 
 • 103
Текст к ситуации

ВОДНІ ВЛАСТИВОСТІ ҐРУНТУ

Питання теми

1. Форми води у ґрунті.

2. Водні властивості ґрунту.

3. Водний режим ґрунту.

1. Форми води у ґрунті.

Вода у ґрунті зв’язана з ґрунтовими частинками по-різному і має різну рухливість та здатність засвоюватись рослинами. У ґрунті розрізняють такі форми води: хімічно зв’язана, пароподібна, гігроскопічна, плівкова, капілярна і гравітаційна.

Хімічно зв’язана вода є компонентом хімічного складу мінералів. Розрізняють конституційну і кристалізаційну хімічно зв’язану воду.

Кристалізаційна вода входить до складу мінералів у вигляді цілих молекул, наприклад, гіпс (CaSO4×2H2O), мірабіліт (Na2SO4×10H2O). Кристалізаційну воду можна видалити при нагріванні ґрунту при температурі від 100 оC до 200 оC.

Конституційна вода входить до складу мінералів у вигляді гідроксильних груп Fe(OH)3, Al(OH)3, Ca(OH)2 і може бути вилучена з ґрунту тільки при його прожарюванні при температурі від 400 оC до 800 оC.

Хімічно зв’язана вода не бере безпосередньої участі у фізичних процесах, які протікають в ґрунті. Вона не може засвоюватись рослинами.

Пароподібна вода проникає у верхні шари ґрунту з повітря або утворюється у ґрунтових проміжках в результаті випаровування води, яка знаходиться між ґрунтовими частинками. Ця вода вільно переміщується у ґрунті з більш вологих місць в менш вологі, з ділянок з більшою температурою у ділянки з меншою температурою. Практичне значення пароподібної вологи дуже мале. Для рослин вона не доступна.

Гігроскопічна вода. Частина пароподібної води повітря поглинається поверхнею ґрунтових частинок, утворюючи гігроскопічну воду. Чим більше в ґрунті гумусових речовин, тим більше в ньому гігроскопічної води. Чим вологіше повітря, тим більше води адсорбується ґрунтом. В однакових умовах глинисті і суглинисті ґрунти містять більше гігроскопічної води, ніж піщані і супіщані.

Молекули гігроскопічної води утримуються на поверхні ґрунтових частинок з великою силою, тому видалити їх можна лише при тривалому нагріванні ґрунту при температурі 105 оC. Для рослин гігроскопічна вода майже не доступна.

Плівкова вода. На ґрунтових частинках, крім гіроскопічної води, можуть наростати інші шари води, які утримуються силами поверхневого натягу і молекулярної взаємодії. Ця вода називається плівковою. Вона поділяється на міцнозв’язану і легкозв’язану. Остання частково доступна для рослин.

Капілярна вода заповнює тоненькі ґрунтові проміжки і знаходиться в рідкому стані. Під впливом меніскових сил, вона може пересуватись у ґрунті в різних напрямках. Розрізняють капілярно-підперту і капілярно-підвішену воду. Капілярно-підперта вода піднімається з ґрунтових вод. Ґрунтовий шар, на який вона поширюється, називається капілярною каймою, його потужність залежить від водопіднімальної здатності ґрунту. Капілярно-підвішена вода вбирається ґрунтом з повітря і опадів. Капілярна вода повністю доступна рослинам і є основним джерелом їх водного живлення.

Гравітаційна вода заповнює некапілярні проміжки. Вона переміщується в ґрунті під дією сили тяжіння лише з верхніх шарів ґрунту в нижні. Просочуючись вниз, вона поповнює ґрунтові води. Гравітаційна волога доступна для рослин.

Кількість води у ґрунті, при якій рослини починають в’янути, називається мертвим запасом. Мертвий запас води дорівнює 1,5 максимальної гігроскопічної вологості ґрунту.

Волога, яка міститься у ґрунті понад мертвий запас, називається продуктивною, завдяки їй ростуть рослини.

2. Водні властивості ґрунту.

Водний режим ґрунту залежить не лише від кількості атмосферних опадів, але й від водних властивостей ґрунту. До водних властивостей ґрунту відносять вологоємність, водопроникливість, водопіднімальну здатність (капілярність), здатність випаровувати вологу і гігроскопічність.

Вологоємність – це здатність ґрунту вбирати й утримувати певну кількість вологи. Розрізняють повну, польову, капілярну і гігроскопічну вологоємність.

Повна вологоємність – це такий стан вологості ґрунту, коли всі його пори повністю насичені водою і відсутній відтік.

Польова вологоємність – це кількість вологи, яку ґрунт може тривалий час утримувати після повного насичення і вільного стікання води в польових умовах.

Капілярна вологоємність – це кількість води, яка утримується у ґрунті в стані капілярного насичення при заповненні водою капілярів.

Гіроскопічна вологоємність – кількість вологи, яку сухий ґрунт може поглинути з повітря.

Величина вологоємності залежить від механічного складу ґрунту і кількості гумусових речовин. Чим важчий за механічним складом ґрунт, чим більше органічних речовин він містить, тим більша його вологоємність. Польова вологоємність піщаних ґрунтів від 4 % до 9 %, супіщаних від 10 % до 17 %, легкосуглинистих і середньосуглинистих від 18 % до 30 %, важкосуглинистих і глинистих від 23 % до 40 % від ваги абсолютно сухого ґрунту.

Оптимальна вологоємність для більшості культурних рослин приблизно дорівнює 50 % повної вологоємності ґрунту.

Водопроникність – це здатність ґрунту вбирати воду і пропускати її з верхніх горизонтів в нижні.

Водопроникність залежить від механічного складу, вмісту гумусових речовин і структури ґрунту. Найкраще просочується вода у піщаних ґрунтах, найгірше – у глинистих. Водопроникність структурних ґрунтів більша, ніж безструктурних.

Водопіднімальна здатність (капілярність) – це здатність ґрунту повільно вбирати в себе воду по капілярних проміжках під дією сили взаємодії води з ґрунтовими частинками.

Висота і швидкість капілярного підняття води залежить від діаметра капілярів, чим вони тонші, тим вище підняття і навпаки. Наприклад, у піщаних ґрунтах висота підняття води по капілярах від 30 см до 60 см, у суглинках і глинистих ґрунтах від 6 см до 7 см. Розпилений ґрунт має кращу капілярність, ніж структурний.

Здатність випаровувати вологу. Частина води, яка потрапляє у ґрунт, випаровується. Швидкість випаровування залежить від механічного і структурного складу ґрунту. Глинисті і суглинисті ґрунти з великою капілярністю випаровують більше води, ніж легкі ґрунти, наприклад піщані. Структурні ґрунти втрачають менше вологи, порівняно з безструктурними.

Випаровування вологи з ґрунту підсилює вітер. Крім того, чим сухіше повітря і вища його температура, тим більша втрата води при випаровуванні.

Величина випаровування також залежить від експозиції схилу. Ґрунти на південних схилах втрачають більше води, ніж на північних. Рослинний покрив зменшує випаровування вологи.

Гіроскопічність – це здатність ґрунту поглинати з повітря водяну пару. Гіроскопічність залежить від механічного складу ґрунту і вмісту гумусу. Чим більше в ґрунті глинистих частинок і гумусу, тим більша гіроскопічність.

Величина гіроскопічності ґрунту не постійна. На неї впливає температура і вологість повітря, чим більша вологість повітря, тим більша гіроскопічність. При повному насиченні повітря водяною парою гіроскопічність досягає верхньої межі, це максимальна гіроскопічність. Для ґрунтів з середнім вмістом гумусу максимальна гіроскопічність така: для піщаних ґрунтів – від 0,5 % до 1,5 %, супіщаних – від 1,5 % до 3 %, легкосуглинистих – від 3 % до 5 %, середньосуглинистих – від 5 % до 6 %, важкосуглинистих – від 6 % до 8 %, глинистих – від 8 % до 12 %.

3. Водний режим ґрунту.

В залежності від ґрунтових і кліматичних умов у ґрунтах може формуватись різний водний режим. В залежності від коефіцієнту зволоження виділяють такі типи водного режиму:

1) промивний – характерний для ґрунтів тайгової зони, де опадів випадає більше, ніж випаровується вологи з ґрунту і щорічно весь ґрунт змочується до ґрунтових вод;

2) періодично промивний, характерний лісостеповим ґрунтам, де промивання до ґрунтових вод відбувається лише в роки, коли сума опадів перевищує випаровування;

3) непромивний, характерний для чорноземів і каштанових ґрунтів, де відсутнє повне промочування ґрунтового шару;

4) випітний, виникає в областях, де випаровування значно перевищує річну норму опадів. Він пов’язаний з капілярним підняттям води і випаровуванням. В результаті випаровування відбувається накопиченням солей;

5) водозастійний, властивий ділянкам, де рівень ґрунтових вод наближається до поверхні.

Створення сприятливого водного режиму здійснюється різноманітними агротехнічними засобами. Надлишкову вологу виділяють осушенням, у посушливих районах накопичення води достягають снігозатриманням, створенням лісосмуг, водойм, зрошенням.


1Повернутися до початку роботи1
 
 • 104
Текст к ситуации

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА 2

Визначення валового складу ґрунту

Мета роботи: набуття практичних навичок визначати валовий склад ґрунту.

Валовий склад ґрунту характеризується такими показниками, як гігроскопічна вода, втрата при прожарюванні (вміст органічних речовин) та вміст мінеральних речовин.

Дослід 1. Визначення вмісту гігроскопічної води.

Обладнання та матеріали: бюкси, аналітичні ваги, ексикатор, сушильна шафа; зразки ґрунту.

У бюксі з притертою кришкою на технічних вагах зважують 1-2 г повітряно-сухого ґрунту. Відкритий бюкс ставлять у сушильну шафу і висушують пробу ґрунту при температурі 105 оС на протязі 5-6 год.

Бюкс виймають з сушильної шафи, закривають кришкою і поміщають в ексикатор на 20-30 хв.

Вміст гігроскопічної води (у % відносно маси сухого ґрунту) визначають за формулою (1):

, (1)

де m1 – маса бюкса з наважкою ґрунту до висушування, г;

m2 – маса бюкса з наважкою ґрунту після висушування, г;

g – маса проби ґрунту після висушування, г.

Коефіцієнт перерахунку результатів аналізу повітряно-сухого ґрунту на абсолютно сухий ґрунт знаходять за формулою (2):

. (2)

Дослід 2. Визначення втрати при прожарюванні.

Обладнання та матеріали: фарфоровий тигель, муфельна піч, ексикатор, аналітичні ваги; зразки ґрунту.

У фарфоровому тиглі зважують 1-2 г проби повітряно-сухого ґрунту. Тигель ставлять у холодну муфельну піч і прожарюють ґрунт при температурі 900 оС на протязі 1-1,5 год.

Після прожарювання тигель охолоджують в ексикаторі і зважують.

Повторюють прожарювання на протязі 15-20 хв до сталої маси тигля із залишком.

Величину втрати при прожарюванні (у %) розраховують за формулою (3):

, (3)

де m1 – маса тигля з повітряно-сухим ґрунтом до прожарювання, г;

m2 – маса тигля з повітряно-сухим ґрунтом після прожарювання, г;

g – маса наважки повітряно-сухого ґрунту, г;

К – коефіцієнт перерахунку на абсолютно-сухий ґрунт.


1Повернутися до початку роботи1