Химический состав почвы

Химический состав почвы. Из химических соединений в почве по количественному отношению первое место занимает окись кремния, затем в убывающем порядке – окиси алюминия, железа, калия, натрия. В карбонатных почвах больше, чем в других, содержится окиси кальция и магния, а в засоленных – хлористого калия, хлористого натрия.

В минимальных количествах в почве присутствуют различные микроэлементы: кобальт, медь, марганец, бор, йод, фтор, бром, никель, стронций, селен, молибден, цинк, литий, барий и др. Источником образования неорганических соединений служат не только остатки материнской почвообразующей породы, по и разлагающиеся под действием микроорганизмов растительные и животные органические остатки. Химические соединения, находящиеся в почве, в больших количествах смываются с её поверхности в открытые водоёмы или мигрируют в глубокие почвенные слои, поступая в грунтовый поток, тем самым влияя на качественный состав хозяйственно-питьевых вод. Качественный состав и количество химических веществ в растительных кормах во многом определяются типом почвы, её химическим составом, как постоянным, так и полученным извне.

Недостаток или, значительно реже, избыток тех или других макро- и микроэлементов в почве через корма может оказывать большое влияние на состояние здоровья и продуктивность животных.[4] Биологические свойства почвы Микрофлора почвы.

На всех широтах от Арктики до тропиков почва населена многочисленными разнообразными видами микробов. Количество микробов в почве исчисляется обычно сотнями и тысячами миллионов в 1 г. Даже в песках пустынь, где почти отсутствует влага, в 1 г почвы находится до 1 млн микробов. Микробное население почвы играет огромную роль в круговороте веществ в природе.

Превращение веществ в такую химическую форму, в которой их могут использовать корни растений для питания, происходит непосредственно при участии микроорганизмов. Количество бактерий в почве и их видовой состав определяются органическим составом почвы, её физико-химическими свойствами (степенью кислотности, способностью почвенных частиц адсорбировать бактерии), температурой, наличием влаги и воздуха и другими причинами. Жизнедеятельность почвенной микрофлоры связана с разнообразными процессами образования перегноя, фосфора, серы, углерода, гнилостными, окислительными и восстановительными реакциями, с процессом самоочищения почвы и освобождения её от органических веществ.

Одним из существенных факторов, воздействующих на жизнедеятельность бактерий почвы, служит выделение некоторыми грибками, живущими в почве, антибиотических веществ. Содержание микроорганизмов в почве изменяется в течение года: зимой количество бактерий в почве уменьшается, весной сильно увеличивается и достигает максимума к началу лета, после чего вновь значительно снижается и повышается осенью.

Непосредственно на поверхности почвы бактерий сравнительно немного, что объясняется бактерицидным действием солнечного света и высыханием почвы. Количество микроорганизмов резко возрастает начиная с глубины 1 см, достигая максимума на глубине 10 см. В дальнейшем, по мере углубления в почву, оно быстро убывает. Так, уже на глубине 25 см бактерий в 10 – 20 раз меньше, чем на глубине 1 – 2 см. В почвах с хорошей фильтрующей способностью на глубине 3 – 4 м и более микроорганизмов практически нет. Бактерии задерживаются в поверхностных слоях почвы в процессе фильтрации, и по мере углубления в почву уменьшается содержание органических веществ, а также кислорода, что имеет особое значение для жизнедеятельности аэробных форм бактерий.

Микрофлора почвы состоит из многочисленных видов бактерий, встречаются спириллы, актиномицеты (до 20 – 30%). Довольно разнообразна и грибная микрофлора.

Простейших обнаруживают в поверхностных слоях почвы, преимущественно на участках, богатых органическими веществами. В большом количестве имеются водоросли. Минерализация почвы. Микроорганизмы в процессе своей жизнедеятельности разлагают сложные органические вещества на органо-минеральные и в конечном итоге на простые минеральные соединения. Этот процесс носит название минерализация почвы. Благодаря ему недоступные или малодоступные для корневой системы растений органические вещества переходят в усвояемую форму и, таким образом, обеспечивают плодородие почвы.

С другой стороны, перевод органических соединений в минеральные связан с очищением почвы и освобождением ее от органических отбросов. Это разложение может происходить как в аэробных, так и в анаэробных условиях. При аэробном разложении, протекающем с выделением тепла (тление), получаются конечные простые окисленные продукты (углекислый газ, вода, азотная и фосфорная кислоты), а при анаэробных условиях (гниение) – неокисленные (аммиак, сероводород). Нитрификация и аммонификация.

Минерализация белковых веществ, или нитрификация, протекает в двух последовательных фазах. В первой фазе под воздействием большого числа неспецифических бактерий, актиномицетов и плесеней отделяется аммиак: этот процесс называют аммонификацией. Затем аммиак превращается в соли угольной, уксусной и других кислот и поглощается почвенными коллоидами. В анаэробных условиях процесс на этом останавливается, а в аэробных – аммонийные соли подвергаются дальнейшему окислению в соли азотистой кислоты – нитриты; последние переходят в соли азотной кислоты – нитраты.

Образующиеся кислоты нейтрализуются обычно кальцием с образованием нитрита кальция. Окисление аммонийных соединений осуществляют специфические нитрозобактерии в первой фазе и ниробактерии – во второй. Обе группы нитрифицирующих микробов широко распространены в различных почвах, но для успешной нитрификации необходимы в различных почвах, но для успешной нитрификации необходимы оптимальная температура (30 – 370С), наличие кислорода воздуха, нейтральная или слабощелочная реакция почвы и определённая влажность (40 – 70%). Денитрификация.

При ограниченном доступе кислорода, например, в почвах, обильно удобренных слаборазложившимся навозом, заболоченных, сильно уплотненных, происходит явление восстановления – денитрификация, при которой соли азотной кислоты восстанавливаются до аммиака и свободного азота. В этом процессе принимают участие многочисленные денитрифицирующие бактерии, широко распространенные в природе.

Источником энергии для них служат углеводы, спирты, органические кислоты, пептон, аспарагин, мочевина и другие органические соединения. Денитрификация может стать преобладающим процессом, когда нарушается воздухопроницаемость почвы, например в начальные период эксплуатации полей орошения. Положительная сторона данного явления состоит в том, что при дефиците кислорода воздуха расходуется кислород нитратов, тем самым предотвращается загрязнение ими подземных вод. Часть нитратов, образовавшихся при биохимическом окислении органических веществ, усваивается корнями растений, часть подвергается денитрификации, азот нитратов используют микроорганизмы для синтетических процессов.

Совокупность процессов минерализации и нитрификации обеспечивает самоочищение почвы. Патогенная микрофлора почвы. Среди полезных микроорганизмов в почве нередко встречаются и болезнетворные: палочки и споры сибирской язвы, палочки рожи свиней, палочки и споры столбняка, возбудители эмфизоматического (шумящего) карбункула, батулинистических отравлений и др. Вызываемые ими заболевания иногда называют почвенными инфекциями. Патогенная микрофлора обитает преимущественно в почвах земляных полов скотных дворов, загонов, баз, территорий вокруг них, мест прогона, погрузки и выгрузки животных на железнодорожном и водном транспорте, а также в местах захоронения трупов животных.

В почву они попадают главным образом с выделениями больных животных, навозом, трупами, различными зараженными органическими отбросами и сточными водами.

Однако условия для размножения и сохранения в почве многих патогенных видов бактерий далеко не благоприятны. Тем не менее некоторые патогенные микроорганизмы могут сохранять свою вирулентность в течение длительного срока, а иногда десятилетиями. В почве длительно (20 – 25 лет) сохраняются споры патогенных анаэробных микроорганизмов: возбудителей газовой гангрены и злокачественного отека, столбняка, сибирской язвы, эмфизематического карбункула, ботулизма, которые постоянно присутствуют в почве на территории животноводческих ферм. Особое значение имеет обнаружение в почве возбудителя сибирской язвы. Он попадает в почву вместе с выделениями больных животных, слюной, мочой, испражнениями.

Массовое инфицирование почвы происходит при зарывании сибиреязвенных трупов (скотомогильники). Заражение скота происходит при поедании травы, зараженной спорами.

Случаи столбняка и газовой гангрены отмечают при ранениях животных и их травматических повреждениях в результате загрязнения ран почвой, содержащей возбудителей заболеваний. Поэтому животным, имеющим раны, загрязненные землёй, необходимо вводить противостолбнячную сыворотку. Почва играет большую эпизоотическую роль в распространении гельминтов, особенно таких, как аскаридоз, диктиокаулез, гемонхоз, мониезиоз, амидостомоз и др. Паразитические черви, вызывающие эти заболевания, носят название геогельминтов, так как в почве проходит определённый цикл их развития.

Кроме того, почва служит местом обитания промежуточных хозяев гельминтозов, как, например, при фасциолезе (моллюск), метагастронгилезе (дождевые черви) и др. Наряду с геогельминтами иногда встречаются и биогельминты. К ним, например, относят свиного и бычьего цепней. Они совершают очень сложный цикл развития: человек – почва – корм – животное. В почве развиваются также и паразитические насекомые – переносчики многих инфекционных заболеваний – мухи, мошки, слепни, оводы.

Она служит местом обитания и размножения грызунов, являющихся источником таких опасных инфекций, как бешенство, чума, туляремия и др. Источники загрязнения почвы Под загрязнением почвы следует понимать присутствие в ней химических веществ, биологических организмов (бактерий, вирусов, простейших, гельминтов) и продуктов жизнедеятельности в количествах, превышающих допустимые. Химические загрязнители (неорганические и органические вещества) делят на две большие группы.

К первой группе относят те химические вещества, которые вносят в почву планомерно, целенаправленно, организованно. Это пестициды, минеральные удобрения, стимуляторы роста растений и др. Только в случае внесения избытка этих препаратов они становятся загрязнителями почвы. Во вторую группу химических загрязнителей включают химические вещества, попадающие в почву случайно с жидкими, твёрдыми, газообразными отходами. Сюда входят вещества, поступающие в почву вместе с животноводческими и промышленными сточными водами, фекальные стоки, сточные воды бань, лечебно-санитарных и ветеринарных учреждений и др. Пестициды.

Пестициды как химические средства защиты растений широко применяют с целью повышения урожайности сельскохозяйственных культур. Однако фактическое содержание пестицидов в почве значительно превосходит расчетное и достигает в ряде стран катастрофических величин, что представляет большую опасность для здоровья человека и животных. При загрязнении почвы пестицидами употребление кормов и питьевой воды, вдыхание отравленного воздуха может привести к острым хроническим отравлениям.

Число отравлений пропорционально количеству применяемых пестицидов и, следовательно, из года в год может возрастать. В настоящее время уделяется большое внимание повышению безопасности при применении пестицидов. С этой целью препараты заменяют менее токсичными, совершенствуют их формы, обосновывают гигиенические нормы, обеспечивающие безопасность их использования в сельском хозяйстве.

Минеральные удобрения. Это химические соединения, применяемые в сельском хозяйстве в целях повышения плодородия почв. К ним относят макро- и микроудобрения. Минеральные макроудобрения – вещества, в состав которых входят основные элементы, повышающие плодородие (азот, фосфор, калий). Соответственно макроудобрения делят на азотные, фосфорные, калийные, смешанные. Велик ассортимент минеральных удобрений. Например, группа азотных удобрений включает аммиачную воду, карбомид, нитрат натрия, аммиачную селитру, калиевую селитру и др. В группу фосфорных удобрений входят простой и двойной суперфосфаты, преципитат, основные шлаки и др. Азотные минеральные удобрения при избыточном их внесении в почву опасны для здоровья животных, так как могут вызвать отравления, получившие название нитратной метгемоглобинемии, служить основой для синтеза в почве нитрозаминов, обладающих канцерогенным эффектом, и т.д. Калий в почве мигрирует чрезвычайно медленно и не оказывает вредного воздействия на самоочищающую способность почвы и почвенный биоценоз.

Однако вместе с ним вносятся ионы хлора, вызывающие искусственное засоление грунта.

Кроме того, накопление значительных количеств калия в организме животных может привести к нарушению деятельности сердечно-сосудистой системы. Несколько меньшую роль в загрязнении почвы играют фосфаты. Нагрузка фосфатных удобрений не должна превышать 600кг/га, или 200мг/кг почвы. Увеличение этих концентраций влечет за собой резкое ухудшение органолептических свойств и питательной ценности кормов.

Кроме того, внесение в почву фосфатных удобрений приводит к одновременному внесению фтора, уровень которого в грунтовых водах повышается до 20 мг/л. Минеральные микроудобрения вносят в относительно небольших количествах (10-100 раз меньших, чем макроудобрения) для повышения её плодородия. Широко применяют полимикроудобрения (ПМУ-7, ПМУ-8), в состав которых входит свинец (0,3 – 1%). При их нерациональном использовании вполне реальна опасность загрязнения почвы свинцом.

В целях улучшения структуры почвы используют полициклические ароматические вещества (ПАВ), которые, как правило, не стабильны и разрушаются под действием почвенных микроорганизмов. Нередко для регулирования роста растений берут природные и синтетические органические соединения, которые в малых дозах активно влияют на обмен веществ растений. Синтетические регуляторы роста (хлорхолинхлорид, никотиновые соединения, карбаматы и др.) стабильны в почве и обладают токсичностью.[2]