Constitutia si compozitia chimica a solului

Constitutia si compozitia chimica a solului

Solurile sunt alcatuite din 4 constituenti principali aflati in cele 3 faze de agregare ale materiei: s, l si g:

I.- Constituenti minerali-45%

II. - Constituenti organici-5%;

III.- Constituenti lichizi (Apa, si solutii -25%

IV. -Aer, 25%

- Materia solida - 50% din sol. Din aceasta, 95% sunt compusi minerali si doar 10% materie organica.

- Constituenti fluizi lichizi si gazosi - 50% sunt continuti in porii solului..

Acesti constituenti solizi si fluizi se intrepatrund, se influenteaza reciproc si asigura mediul necesar dezvoltarii plantelor si vietuitoarelor de pe pamant.

I. Constituentii minerali reprezinta "scheletul" solului. Ei se clasifica dupa Componenta mineralogica, Marimea particulelor (textura solului) si Gradul de alterare.

a) Functie de Componenta mineralogica, rocile se clasifica in Roci primare si Roci secundare:

1. Roci primare: rezultate prin dezagregarea fizica a rocilor eruptive si metamorfice. Rocile primare fac parte din categoria feldspatilor si se impart in 2 grupe:

- roci dure (granit, cuart), care sufera in principal procese de dezagregare fizica, in urma carora se formeaza pietris, nisip si praf;

- roci mai moi (felspat, mica), care sufera in principal procese de alterare chimica, in urma carora se formeaza roci/minerale secundare (ARGILE) si saruri. Aceste reactii sunt:

Na₂O·Al₂O₃·6SiO₂ + CO₂ + H₂O → Al₂O₃·2SiO₂·2H₂O + Na₂CO₃ +4SiO₂

Feldspat alcalin Caolin

Na₂O·3Al₂O₃·6SiO₂·2H₂O+CO₂+H₂O → 3(Al₂O₃·2SiO₂·2H₂O) + Na₂CO₃

Mica Caolin

Caolinul este constituentul mineralogic principal din argile ("lut").

2. Roci secundare. Sunt roci sedimentate sau roci rezultate prin procesele de alterare chimica a rocilor primare.

b) Functie de Marimea particulelor (Fig 2. ), rocile se impart in:

- elemente (roci) grosiere >2mm (simbolizate cu G in Fig2);

- particule fine, <2mm (simbolizate cu F in Fig.2).

Fig. 2. Scara dimensiunilor particulelor (clase granulometrice de sol)

Masurarea dimensiunii particulelor solului se face prin analiza granulometrica. Compozitia granulometrica (exprimata in procente) grupeaza particulele dupa dimensiuni si defineste TEXTURA solului. Dupa textura, solurile se clasifica astfel:

- sol nisipos;

sol namolos,

- sol argilo-nisipos (vezi fig. 2).

Textura solului determina proprietatile lui si in special capacitatea de retrinere a apei.

c) Functie de Gradul de alterare (care determina si compozitia granulometrica a solului), rocile se impart in :

- Elemente(roci) nisipoase (cu dimensiuni mai mari de 0,002 mm): pietricele, pietris, nisip grosier sau fin, namoluri. Din punct de vedere mineralogic acestea pot fi:

Particule de silice (sub forma de cuart provenite din dezagregarea gresiei si rocilor cristaline);

Silicati (mica, felspat ) eliberati prin dezagregarea rocilor cristaline cum sar fi granitul si micasisturi;

Calcaruri ( CaCO₃) si dolomite(CA,Mg)CO₃ .

- Coloizi minerali (cu dimensiuni mai mici de 0,002 mm):

Silicati (argile . Argilele sunt:

- "argile mostenite'- rezultate prin hidroliza partiala a unor minerale silicatice;

- "argile tranformate" prin substitutia de ioni in argilele mostenite;

- "argile neo-formate"prin recristalizarea unor elemente provenite din hidroliza totala a silicatilor minerali montmorilonit si kaolinit.

Compusi ai Ferului: oxizi si oxi-hidroxizi :

Fe₂O₃·nH₂O (hidrogel amorf)

α-FeO(OH) γ-FeO(OH)

Goetita lepidocrita(rugina)

↓ ↓

α-Fe₂O₃ ← γ-Fe₂O₃ ↔ Fe₃O₄ ↔ FeO

hematita spinel magnetic magnetita

Compusi ai Aluminiului: Oxid de aluminiu: α-Al₂O₃(corindon), si oxi-hidroxizi de aluminiu AlO(OH) (boemita/bauxita) si hidroxizi de aluminiu (αAl(OH)₃, hidrargilita), (γ-Al(OH)₃, bayerita).

II. Constituentii ORGANICi reprezinta suma tuturor materialelor organice de provenienta biologica din interiorul solului, (plante, animalele si microorganisme) care traiesc in sol sau care ajung in sol dupa ce mor; este "carnea solului.

Principalele componente ale materiei organice ale solului sunt prezentate in talelul 1.

Tabel 1. Componenta materiei organice a solului

Functie de distanta de la suprafata sa, solul este constitut din trei straturi organice, adesea distincte, in diferite stadii de descompunere:

- Stratul superior, format din resturi de plante depuse proaspat, netransformate (frunze, ramuri, etc);

-Stratul de fermenta-re, in care procesul de putrefactie este intens si se pot observa foarte putine resturi (formeaza Biomasa);

- Stratul inferior, in care procesul de putrefactie este complet si toate resturile vegetale si animale s-au transformat in HUMUS (component de culoare negru-brun), care este produsul final de degradare a masei vegetale si animale.

Din punct de vedere al compozitiei chimice, componentele organice din sol se impart in urmatoarele grupe (Fig. 3):

- Celuloza si Hemiceluloza;

- Lignina si derivati;

- Aminoacizi si Proteine

- Ceruri si pigmenti

Celuloza = polimer al glucozei, cu formula generala -[C6H11O5]_n. In reziduuri, celuloza este in stare semi-cristalina, cu masa moleculara M~ 1 milion. In cazul descompunerii ei de catre enzime celulazice, au loc procese de depolimerizare si de oxidare ulterioara a moleculelor de glucoza rezultate in urma depolimerizarii ; acest transformari au ca uramre pierderea structurii cristaline.

• In conditii aerobe , celuloza e descompusa pana la CO2:

C6H12O6 + 6O₂ → 6CO2 + 6H2O + energie

• In conditii anaerobe , celuloza e descompusa pana la acizi organici (de ex. Acid acetic):

C6H12O6 → 2CH3COOH + 2H2O + energie

HemiCeluloze , sunt polimeri ai hexozelor, pentozelor si acizilor uronici, care intra in alcatuirea peretilor celulelor.

Cel mai important reprezentant al clasei este pectinhemiceluloza-un polimer al acidului galacturonic (cu M~ 400 000).

Descompunerea pectinei in sol este catalizata de enzime numite pectinaze, in trei etape:

- etapa 1. - transformarea in acid pectic (R-COOH)n:

(R-COOCH3)n + nH2O → (R-COOH)n

- etapa 2. - depolimerizarea moleculei de acid pectic cu formarea de unitati scurte de acid galacturonic:

- etapa 3. - resturile de acid galacturonic sunt oxidate la dioxid de carbon de catre bacteria numita oxidaza :

2C6H10O6 +11O2 → 12 CO2 + 10 H2O + energie.

lignina este un polimer complex, neuniform, in care unitatea monomera are o structura de top fenil-propan (cu nucleu aromatic). Grupele functionale pot fi:

HO- - C - C - C -

1) R si R'- atomi de H.

2) R este H, iar R' este -OCH3;

3) R si R' sunt -OCH3.

Masa moleculara variaza f. mult, structura este f dezordonata cu punti C-O-C sau C-C, ceea ce face ca ligmina sa fie f rezistenta la descompunerea microbiana.

Descompunerea ligninei in sol are loc in trei etape:

- etapa 1. - esterificarea gruparilor OH;

- etapa 2. - depolimerizarea moleculei cu formarea de unitati scurte

- etapa 3. - scindarea ciclului fenolic, dupa eliminarea initiala a catenei laterale.

Exista mai multe microorganisme care descompun selectiv anumite parti ale lininei. Lignina in ansamblul ei este descompusa numai de f putie microorganisme ; acestea sunt numite FUNGI (descompunatori specializati) care sunt un ansamblu de enzime ce includ: esteraze, fenolaze, peroxidaze.

Humusul este rezultatul transformarii complexe biologice, chimice si biochimice a biomasei reprezentata prin resturi de plante- animale-microbi partial descompuse sau sub forme mai rezistente. Ea este "motorul" care asigura ciclurile naturale ale C, N, P si S (elemente chimice carea reprezinte "caramizile" tesutului celular viu).