Склад і властивості грунту

Грунт складається з твердої, рідкої, газоподібної та живої частин. Співвідношення їх неоднаково не тільки в різних грунтів, але в різних горизонтах однієї і тієї ж грунту. Закономірно зменшення вмісту органічних речовин і живих організмів то верхніх горизонтів грунту до нижніх і збільшення інтенсивності перетвореннякомпонентів материнської породи від нижніх і горизонтів до верхніх. У твердої частини переважають мінеральні речовини. Первинні мінерали (кварц, польові шпати, рогові обманки, слюди та ін) замість з уламками гірських порід утворюють великі фракції; вторинні мінерали (гідрослюди, монтморилоніт, каолініт та ін), що формуються в процесі вивітрювання, - більш тонкі. Рихлість складання грунту обумовлюють складу її твердої частини, що включає частки різного розміру (від колоїдів грунту, вимірюваних сотими частками мк, до уламків діаметром у кілька десятків см). Основну масу грунтів становить зазвичай мелкозем - частки менш 1 мм

Тверді частки в природному заляганні заповнюються не весь обсяг грунтової маси, а лише певну його частину; ін частину складають пори - проміжки різного розміру і форми між частинками і їх агрегатами. Сумарний обсяг пір називається пористістю грунту. Для більшості мінеральних грунтів ця величина варіює в межах від 40 до 60%. У органогенних (торф'яних) грунтах вона зростає до 90%, в заболочених, оглеєних, мінеральних - зменшується до 27%. Від пористості залежать водні склади грунту (водопроникність, водопідйомна здатність, вологоємність) і щільність грунту. У порах знаходяться грунтовий розчин і грунтовий повітря. Співвідношення їх безперервність змінюється внаслідок надходження в грунт атмосферу опадів, іноді зрошувальних і грунтових вод, а також витрати вологи - грунтового стоку, випаровування (відсмоктування корінням рослин) і ін

Звільняється від води поровий простір заповнюється повітрям. Цими явищами визначається повітряний і грунтовий режим грунту. Чим більше пори заповнені вологою, тим скрутніше газовий обмін (особливо О2 і СО2) між грунтом і атмосферою, тим повільніше протікають в грунтовіймасі процеси окислення і швидше - процеси відновлення. У порах також мешкають грунтові мікроорганізми. Щільність грунту (або об'ємна маса) в непорушеному складення визначається пористістю і середньою щільністю твердої фази. Щільність мінеральних грунтів від 1 до 1,6 г/см3, рідше 1,8 г/см3, заболочених оглеєних - до 2 г/см3, торф'яних - 0,1-0,2 г / см 2.

З дисперсністю пов'язана велика сумарна поверхня твердих частинок: 3-5 м2 / г у піщаних грунтів, 30-150 м2 / г у супіщаних, до 300-400 м2 / г у глинистих. Завдяки цьому грунтові частинки, особливо колоїдна та мулиста фракції, мають поверхневою енергією, яка проявляється в поглинальної здатності грунту і буферностігрунту.

Мінеральний склад твердої частини грунту багато в чому визначає її родючість. Органічних частинок (рослинні залишки) міститься трохи, і тільки торфові грунти майже повністю складаються з них. До складу мінеральних речовин входять: Si, Al, Fe, K, N, Mg, Ca, P, S; значно менше міститься мікроелементів: З u, Mo, ​​I, B, F, Pb і ін Переважна більшість елементів знаходиться в окисленої формі. У багатьох грунтах, переважно в грунтах недостатньо зволоженням територій, міститься значна кількість СаСО3 (особливо якщо грунту утворилися на карбонатної породи), в грунтах посушливих областей - Са SO 4 та ін легше розчинні солі; грунти вологих тропічних областей збагачені Fe і Al. Одна реакція цих загальних закономірностей залежить від складу грунтоутворюючих порід, віку грунту, особливостей рельєфу,клімату і т.д. Наприклад, на основних вивержених породах формуються грунти більш багаті Al, Fe, лужноземельними і лужними металами, а на породах кислого складу - Si. Під вологі тропіках на молодий корі вивітрювання грунтів значно біднішими окисами заліза і алюмінію, ніж на більш давніх, і за змістом подібні з грунтом помірних широт. На крутих схилах, де ерозійні процеси дуже активні, склад твердої частини грунту незначно відрізняється від складу грунтоутворюючих порід. У засолених грунтах міститься багато хлоридів і сульфатів (рідше нітратів і бікарбонатів) кальцію, магнію, що пов'язано з вихідною засоленістю материнської породи, з надходженням цих солей із грунтових вод або в результаті грунтоутворення.

До складу твердої частини грунту входить органічна речовина, основна (80 - 90%) частина якого представлена ​​складним комплектом з гумусових речовин, або гумусу. Органічне речовина складається також із сполук рослинного, тваринного і мікробного походження, що містять клітковину, лігнін, білки, цукру, смоли, жири, дубильні речовини і т.д. і проміжні продукти їх розкладу. При розкладанні органічних речовин у грунті міститься в них азот переходить у форми, доступні рослинам. У природних умовах вони є основним джерелом азотного живлення рослинних організмів. Багато органічні речовини беруть участь у створенні органо-мінеральних структурних отдельностей (грудочок). Виникаюча теоретична структура грунту багато в чому визначає її фізичні властивості, а також водний, повітряний і тепловий режими. Органо- мінеральні сполуки представлені солями, глинисто - гумусовими комплексами, комплексними і внутрікомплексних (хелати) з'єднаннями гумусових кислот з низкою елементів (в їх числі Al і Fe). Саме в цих формах останні переміщуються в грунт.

Рідка частина, тобто грунтовий розчин, - активний компонент грунту, який здійснює перенесення речовин усередині неї, винос з грунту та постачання рослин водою і розчиненими елементами живлення. Зазвичай містить іони, молекули, колоїди і більші частки, перетворюючись іноді у суспензію.

Газова частину або грунтовий повітря, заповнює пори, не зайняті водою. Кількість і склад грунтового повітря, в який входять N 2, O 2, CO 2, летючі органічні сполукитощо, постійні і визначаються характером безлічі протікають у грунті хімічних, біохімічних процесів. Наприклад кількість СО2 в грунтовому повітрі суттєво змінюється в річному та добовому циклах внаслідок різної інтенсивності виділення газу мікроорганізмами і корінням рослин. Газообмін між грунтовим повітрям і атмосферою відбувається переважно в результаті дифузії СО2 з грунту в атмосферу і О2 в протилежному напрямку.

Жива частина грунту складається з грунтових мікроорганізмів (бактерії, гриби, актиноміцети, водорості тощо) і уявлень багатьох груп безхребетних тварин -найпростіших, червів, молюсків, комах та їх риють хребетних і ін Активна роль живих організмів у формуванні грунту визначає належність її до біокосній природним тілах - найважливіших компонентів біосфери.

Хімічний склад грунту впливає на стан здоров'я людини через воду, рослини і тварин. Недолік або надлишок певних хімічних елементів у грунті буває настільки великий, що призводить до порушення обміну речовин, викликає або сприяє розвитку серйозних захворювань. Так, широко поширене захворювання ендемічний (місцевий) зоб пов'язано з нестачею йоду в грунті. Мала кількість кальцію при надлишку стронцію служить причиною уровской хвороби. Недолік фтору призводить до карієсу зубів. При високому вмісті фтору (понад 1,2 мг / л) нерідко виникають захворювання кісткової системи (флюароз).

Грунт являє собою складну природну систему, де під впливом живих організмів та інших факторів відбуваються утворення і руйнування складних органічних сполук.Мінеральні речовини беруться рослинами з грунту, входять до складу їх власних органічних сполук, потім включаються в органічні речовини тіла спочатку рослиноїдних, потім комахоїдних, хижих тварин. Після загибелі рослин і тварин їх органічні сполуки надходять в грунт. Під впливом мікроорганізмів в результаті складних багатоступеневих процесів розкладання ці сполуки переходять у форми, доступні для засвоєння рослинами. Вони частково входять до складу органічних речовин, затримуються в грунті або видаляються з фільтрівними і стічними водами. У результаті відбувається закономірних кругообіг хімічних елементів у системі "грунт - рослини - (тварини - мікроорганізми) - грунт". Цей кругообіг В.Р. Вільямс назвав малим, або біологічним. Завдяки малому кругообігу речовин у грунті постійно підтримується родючість. У штучних агроценозах такий круговорот порушений, тому що людина вилучає значну частину сільськогосподарської продукції, використовуючи її для своїх потреб. Із - за неучасті цієї продукції в круговороті грунт стає малородючої. Щоб уникнути цього і підвищити родючість грунту в штучних агроценозах, людина вносить органічні та мінеральні добрива. Застосовуючи необхідні сівозміни, ретельно обробляючи і удобрюючи грунт, людина підвищує її родючість настільки значно, що більшість сучасних оброблюваних грунтів слід вважати штучними, створеними за участю людини. Таким чином, в одних випадках вплив людини на грунти призводить до підвищення їх родючості, в інших - до погіршення, деградації та загибелі.