Химия и плодородие почв
Химия и плодородие почв изучают химические реакции почвенного раствора и твердых поверхностей, которые накапливают и высвобождают питательные вещества, а также способность почвы обеспечивать растения элементами, необходимыми для их роста.
Definition
Химия почвы — это изучение химического состава, реакций и процессов в почвах, особенно на границах раздела между твердыми частицами почвы, водой и воздухом; плодородие почвы — это способность почвы обеспечивать растения необходимыми питательными веществами в адекватных количествах и сбалансированно для их роста.
Scope
Эта область охватывает заряженные коллоиды и катионный обмен, которые удерживают питательные вещества, кислотность и pH, регулирующие химическую доступность, круговорот и поступление питательных веществ для растений, а также химию засоленных почв. Она связывает молекулярные реакции на поверхности почвы с практическим вопросом о продуктивности почвы, определяемой как химия почвы, чтобы отличить ее от более широкой области химии окружающей среды.
Sub-topics
Core questions
- Как заряженные почвенные коллоиды удерживают и обменивают ионы питательных веществ?
- Как pH почвы контролирует доступность питательных веществ и токсичных элементов?
- Как питательные вещества для растений циркулируют, накапливаются и поступают в почву?
- Что делает засоленные и солонцеватые почвы химически и физически проблематичными?
Key concepts
- Почвенные коллоиды и поверхностный заряд
- Емкость катионного обмена и насыщенность основаниями
- pH почвы и буферность
- Основные питательные вещества для растений
- Доступность и сорбция питательных веществ
- Засоление и солонцеватость
Key theories
- Емкость катионного обмена
- Отрицательно заряженные глинистые и органические коллоиды удерживают обменные катионы, которые обратимо доступны для растений и почвенного раствора, поэтому емкость катионного обмена является основной переменной для удержания питательных веществ и буферизации.
- Контроль доступности питательных веществ с помощью pH
- pH почвы регулирует растворимость и форму питательных веществ и потенциально токсичных элементов; большинство питательных веществ наиболее доступны при нейтральном pH, в то время как сильная кислотность или щелочность снижает доступность и может высвобождать токсины, такие как алюминий.
- Круговорот и поступление питательных веществ
- Питательные вещества для растений перемещаются между минеральными, органическими, обменными и растворными пулами посредством выветривания, минерализации, сорбции и поглощения, а плодородие почвы отражает размер и динамику этих пулов.
Clinical relevance
Химия и плодородие почв лежат в основе рекомендаций по внесению удобрений и извести, диагностике дефицита и токсичности питательных веществ, мелиорации кислых, засоленных и солонцеватых почв, а также защите качества воды от потерь питательных веществ; они являются научной основой анализа почв и управления питательными веществами.
History
Химия почвы развивалась от исследований катионного обмена в XIX веке и признания Либихом зависимости роста растений от минеральных питательных веществ, через работы XX века по коллоидной химии, pH и круговороту питательных веществ, до количественной дисциплины, связывающей поверхностные реакции с плодородием и качеством окружающей среды.
Key figures
- Donald L. Sparks
- Nyle C. Brady
- Ray R. Weil
Related topics
Seminal works
- brady2016
- sparks2003
Frequently asked questions
- Что делает почву плодородной?
- Плодородная почва обеспечивает растения необходимыми питательными веществами в адекватных количествах и сбалансированно, удерживает и высвобождает их посредством катионного обмена и органического вещества, имеет pH, который поддерживает доступность питательных веществ, и не содержит токсичных уровней солей, натрия или алюминия.
- Является ли плодородие почвы тем же самым, что и здоровье почвы?
- Нет. Плодородие сосредоточено на химическом обеспечении питательными веществами, в то время как здоровье почвы является более широким понятием, также охватывающим физическую структуру и биологическую активность; почва может быть химически плодородной, но деградированной по структуре или биологии, или наоборот.