! Анионы почвенного раствора

а) HCO₃^- и NO₃^- составляют в незасоленных почвах основную массу анионов почвенного раствора (до 90 % и больше). Количество HCO₃^- сильно варьирует в зависимости от интенсивности процессов окисления органического вещества и образования углекислоты, т. е. за счет жизнедеятельности микроорганизмов, дыхания корневой системы растений. HCO₃^- оказывает влияние на рН среды – вызывает щелочность.

б) NO₃^- появляется в почве в результате биологического процесса нитрификации, связанного с жизнедеятельностью определенной группы микроорганизмов и заключающегося в окислении аммиака до нитритов, а затем до нитратов.

Нитрификация – окислительный процесс, протекает только в аэробных условиях. Оптимальная влажность для образования NO₃^- 40-70 % от полной влагоемкости, оптимальная температура 30-37 ⁰, благоприятная реакция среды при рН = 6,0-7,5 (в кислых почвах этот процесс замедляется).

в) NO₂^- – это продукт жизнедеятельности нитритных бактерий, редко встречается в почве в заметных количествах, т. к. быстро окисляется нитратными бактериями до NO₃^-. Накопление NO₂^- в почве говорит о неблагополучии в отношении реакции среды и аэрации.

г) Cl^- в почвенном растворе незасоленных почв содержится незначительно из-за хорошей его растворимости и вымывания в нижние горизонты за счет отрицательной адсорбции.

д) SO₄^2- появляется в растворе благодаря растворению гипса, в незасоленных почвах его количество не более 20-40 мг-экв/100 г почвы.

е) Фосфат-ионы – концентрация их в растворе невелика 1-2 мг-экв/л, т. к. они труднорастворимы. При этом реакция среды оказывает влияние на содержание фосфатов. Чем кислее раствор и чем меньше в нем других соединений кальция, тем больше растворимость кальциевых фосфатов в почве и наоборот.

Поглощенный кальций в незасоленных почвах преобладает над другими катионами в почвенном растворе. При этом чем больше в почве образуется угольной и азотной кислот, тем большее количество кальция вытесняется водородом из поглощенного состояния в раствор.

Количество одновалентных калия и натрия в растворе невелико по сравнению с двухвалентными.

Аммоний содержится в растворе в малом количестве, т. к. быстро потребляется нитрифицирующими бактериями.

В засоленных почвах наблюдается высокое содержание натрия и магния.

При изучении почвенных растворов обнаружилось, что с изменением влажности изменяется соотношение между двух- и одновалентными катионами: чем выше влажность почвы, тем меньше двухвалентных и больше одновалентных катионов в растворе.

Алюминий и железо в растворе встречаются в ничтожных количествах благодаря нерастворимости их соединений. Только в сильнокислых почвах полуторные окислы делаются более подвижными. Высокое содержание алюминия и железа определяют токсичное действие кислых почв на растения. Но недостаток железа приводит к хлорозу.

Все эти катионы и анионы в почвенном растворе находятся в виде солей. Растворимость минеральных веществ почвы увеличивается с повышением температуры. Углекислота увеличивает растворимость карбоната кальция, а содержание в растворе хлорида натрия повышает растворимость сульфата кальция.

В почвенном растворе содержатся водорастворимые гумусовые кислоты (ФК), водорастворимые вещества органических остатков и промежуточных продуктов их разложения: сахара, органические кислоты, спирты, эфиры, аминокислоты, ферменты, витамины и другие.

В течение вегетационного периода содержание органических веществ в растворе меняется и зависит от соотношения скорости процессов: минерализации и синтеза органического вещества. В почвах, богатых кальцием, где коллоиды коагулированы, количество водорастворимых органических веществ ничтожно, а почвы, богатые водородом или натрием содержат много таких веществ.

? Какие свойства характерны для почвенного раствора?

1) Осмотическое давление почвенного раствора. Имеет важное значение для растений. Если оно равно или выше осмотического давления клеточного сока растений, то поступление воды в растения прекращается и оно погибает. Осмотическое давление зависит от концентрации почвенного раствора и степени диссоциации растворенных веществ, а также от влажности почвы и интенсивности биологических процессов. Поэтому его величина очень динамична. Наиболее высокое осмотическое давление почвенного раствора у засоленных почв, особенно тяжелых по гранулометрическому составу с высокой поглотительной способностью.

2) Реакция среды (рН).

3) Буферность почвенного раствора.

4) Окислительно-восстановительный потенциал.
1.3.3. РОЛЬ ПОЧВЕННОГО РАСТВОРА В ЖИЗНИ РАСТЕНИЙ

И ПЛОДОРОДИИ ПОЧВ

? Какова цель исследования почвенного раствора?

Изучение почвенного раствора имеет важное значение при исследовании засоленных почв. Засоленные почвы обогащены карбонатом натрия, сульфатами натрия, магния, хлоридами кальция, магния, натрия. Источники засоления почв – это близкое залегание засоленных грунтовых вод; засоленные материнские породы; соли, приносимые с осадками и пылью; оросительная вода и другие.

При сильном засолении растительность представлена солянками, полынями, приспособленными к высокой концентрации почвенного раствора. Благоприятные условия для культурных растений создают путем снижения концентрации солей при помощи промывок. В природе наблюдаются случаи, когда рассоление идет естественным путем, оно приводит к образованию солонцов.

Засоленные почвы подразделяют:

1) По степени засоления. Ее определяют по величине сухого остатка.

! Сухой остаток (плотный или минеральный) – это общее содержание растворимых органических и минеральных веществ в водной вытяжке из почвы.

Если сухой остаток менее 0,25 % - почвы не засоленные;

0,26-0,50 % - слабозасоленные;

0,51-1,00 % - среднезасоленные;

1,01 – 2,00 % - сильнозасоленные;

более 2,00 % - очень сильнозасоленные или солончаки.

2) По токсичности солей и глубине появления первого солевого горизонта.

! Горизонты, в которых величина сухого остатка превышает 0,25 %, а содержание отдельных солей – порог токсичности, называют солевыми горизонтами.

! Порогом токсичности называется предельное количество солей в почве, выше которого начинается угнетение роста и развития среднесолеустойчивых растений. Для отдельных ионов приняты следующие пороги токсичности, %/мг-экв на 100 г почвы:

СО₃^2- –0,001/0,03; НСО₃^- – 0,05/0,8; Cl^- – 0,01/0,3; SO₄ ^2-– 0,08/1,7.

Установив глубину залегания верхней границы первого солевого горизонта и используя данные таблицы 3, исследуемой почве присваивают видовое наименование.

Таблица 3

3) По химизму или типу засоления. Тип засоления устанавливается на основании сведений о содержании легкорастворимых солей в водной вытяжке, мг-экв. При этом учитывают соотношение двух (иногда трех) доминирующих анионов, преобладающий из которых ставится на последнее место.

Влияние засоления почв на растения проявляется по-разному в зависимости от увлажнения, температурных условий, физических свойств почвы, обеспеченности элементами питания. В холодном климате растения переносят более высокие концентрации солей, чем в жарком. На тяжелых почвах они меньше страдают от засоления, чем на легких. Повышает солеустойчивость растений высокое содержание гумуса.

Солеустойчивость делится на:

1) Биологическая солеустойчивость – способность растений осуществлять полный цикл индивидуального развития в условиях засоления почвы, нередко с пониженной интенсивностью накопления органического вещества при сохранении воспроизводительной способности.

2) Агрономическая солеустойчивость – способность растений осуществлять полный цикл развития на засоленной почве и давать удовлетворительную продукцию.

Солеустойчивость растений различная.

Неустойчивые растения – это фасоль, клевер, редис, сельдерей, груша, яблоня, апельсин, грейпфрут, слива, миндаль, абрикос, персик, земляника, лимон, калина, роза, фейхоа.

Среднеустойчивые – это рожь, пшеница, овес, сорго, соя, кукуруза, лен, рис, подсолнечник, донник, суданская трава, люцерна, ежа сборная, кострец, томат, капуста, салат, картофель, перец, морковь, лук, горох, тыква, огурец, гранат, виноград, можжевельник.

Устойчивые – это ячмень, сахарная свекла (культура – рассолитель), рапс, хлопчатник, пырей, лядвенец рогатый, свекла столовая, капуста листовая, шпинат, финиковая пальма.

Все почвы в зависимости от солевого режима и состояния выращиваемых культур делятся на пять групп (табл. 4).

Таблица 4

Степень засоления почв и урожайность растений (И.И.Базилевич, Е.И.Панкова)

Степень засоления почв	Состояние растений	Урожайность, % от устойчивого на незасоленных почвах
Незасоленные	Хорошее	100
Слабозасоленные	Слабо угнетенные	80
Среднезасоленные	Угнетенное	50
Сильнозасоленные	Сильно угнетенные	30
Очень сильнозасоленные	Очень сильно угнетенные или полная гибель	0 – 10

Состав и концентрация солей могут быть ограничивающим фактором, делающим невозможным произрастание культурных растений.

Таблица 5

Предельно допустимое для плодовых культур содержание щелочных солей в слое 50-100 см, мг-экв/100 г почвы (В.Ф.Иванов)

Порода	Общая щелочность НСО3	Na2CO3	NaHCO3	Mg(HCO3)2
Черешня	0,60	недопустимо	недопустимо	<0,20
Яблоня	0,80	недопустимо	< 0,20	<0,20
Слива	1,00	< 0,05	<0,25	<0,25

? Как осуществляют регулирование состава почвенного раствора?

В земледельческой практике нет специальных агроприемов по регулированию состава и свойств почвенных растворов. Для этих целей проводятся мероприятия:

1) внесение минеральных удобрений, направленное на создание в растворе оптимального количества элементов питания;

2) внесение в почву адсорбентов (цеолиты, регулирующие катионную и анионную емкость поглощения, т. е. ионное равновесие между почвенным раствором и твердой фазой почвы);

3) внесение органических удобрений для улучшения ионного состава почв;

4) регулирование влажности почв, водного режима (агротехнические мероприятия, орошение, мульчирование);

5) химическая мелиорация;

6) внесение бактериальных препаратов (азотбактерин, ризоторфин, агрика, Байкал – М);

7) промывка засоленных почв.
Контрольные вопросы и задания

1. Что такое почвенный раствор и какую роль он играет среди других составных частей почвы?

2. Какие существуют способы выделения почвенного раствора для его изучения?

3. Какие органические вещества входят в состав почвенного раствора?

4. Каков катионный и анионный состав почвенного раствора?

5. Какие факторы влияют на концентрацию почвенного раствора?

6. Какова концентрация почвенных растворов разных типов почв?

7. Как определяют степень засоления почвы?

8. В чем проявляется токсичность солей при их высокой концентрации в почвенном растворе?

9. Какова роль осмотического давления почвенного раствора в жизнедеятельности растений?

10. В чем состоит различие понятий «солеустойчивость» и «солевыносливость»?

11. Какие мероприятия позволяют влиять на состав почвенного раствора?

• 
  Сущность кислотности, ее происхождение и формы.
  
• 
  Меры борьбы с кислотностью почв.
  
• 
  Щелочность почвы и ее формы.
  
• 
  Мероприятия по устранению щелочности почв.
  
• 
  Реакцию среды основных типов почв.
  

• 
  Дать общую характеристику реакции среды почвы.
  
• 
  Раскрыть сущность кислотности, ее происхождение и формы.
  
• 
  Раскрыть сущность щелочности, ее происхождение и формы.
  
• 
  Сравнить реакцию среды основных типов почв.
  
• 
  Выявить причины негативного влияния реакции среды на растения.
  
• 
  Изучить меры борьбы с излишней кислотностью и щелочностью.
  

• 
  Знать происхождение, формы и градацию кислотности и щелочности.
  
• 
  Оценить степень кислотности и щелочности почв и рассчитать дозы мелиорантов по устранению этих процессов.
  
• 
  Применять приемы по предотвращению усиления кислотности и щелочности.
  
• 
  Установить степень солонцеватости почв.
  

1. 
   Задачи, упражнения и тестовые задания по почвоведению и основам геологии: учебн. пособие для студентов высших учебных заведений, орбучающихся по направлениям «Агрохимия и агропочвоведение» и «Агрономия»/ П.Н. Гришин, В.В. Кравченко, В.И. Губов [и др.]. – Саратов: Изд-во Сарат. ун-та, 2011. – 228 с.
   
2. 
   Мамонтов В.Г., Панов Н.П., Кауричев И.С., Игнатьев Н.Н. Общее почвоведение. – М.: КолосС, 2006. – 456 с.
   
3. 
   Орлов Д.С., Садовникова Л.К., Суханова Н.И. Химия почв. – М.: Высшая школа, 2005. – 558 с.
   
4. 
   Хабаров А.В., Яскин А.А., Хабаров В.А. Почвоведение. – М.: КолосС, 2007. – 310 с.
   

1. 
   Вальков В.Ф., Казеев К.Ш., Колесников С.И. Почвоведение: Учебник для вузов. – М.: ИКЦ «МарТ», Ростов н/Д: Издательский центр «МарТ», 2004. – 496 с.
   
2. 
   Васильков В.Ф., Казеев К.Ш., Колесников С.М. Почвоведение. Учебник для ВУЗов. – М.: Ростов н/Д, 2006. – 495 с.
   
3. 
   Возбуцкая А.Е. Химия почв. – М.: Высшая школа, 1968. – 427 с.
   
4. 
   Ганжара Н.Ф., Борисов Б.А., Байбеков Р.Ф. Практикум по почвоведению. – М.: Агроконсалт, 2002. – 280 с.
   
5. 
   Жукова Н.Н., Суслова Т.А. Физико-химические процессы в почвах: Учебное пособие. – Сарат. гос. агр. ун-т им.Вавилова, Саратов, 2003. – 54 с.
   
6. 
   Муха Д.В. Агропочвоведение. – М.: Колос, 1994. – 528 с.
   
7. 
   Почва и почвообразование / под ред. В.А. Ковды, Б.Г. Розанова. 1-2 часть. – М.: Высшая школа, 1989. – 400 с.
   
8. 
   Почвоведение / под ред. Кауричева И.С. – М.: Агропромиздат, 1989. – 719 с.
   
9. 
   Савич В.И., Амергужин Х.А., Карманов И.И., Булгаков Д.С., Федорин Ю.В., Карманова Л.А. Оценка почв. – Астана, 2003. – 544 с.
   
10. 
    Синицына Н.Е., Гришин П.Н., Варюхин А.М., Кравченко В.В., Павлова Т.И. Почвенный покров Саратовской области и его агроэкологическая характеристика. – Саратов: ФГОУ ВПО «Саратовский ГАУ», 2011. – 124 с.
    
11. 
    Синицына Н.Е., Пронько В.В., Медведев И.Ф., Палагина Т.Я., Павлова Т.И. Физико-химические свойства почв: Метод. указания к лабораторным занятиям. ФГОУ ВПО «Саратовский ГАУ». – Саратов, 2006. – 54 с.
    

Реакцию почвы характеризуют величиной рН, представляющей собой отрицательный логарифм активности ионов водорода: рH = –lga_H⁺.

На реакцию среды почвы влияет общая направленность почвообразовательного процесса, химический и минералогический составы почвы, содержание и состав органического вещества, состав обменных катионов, наличие или отсутствие солей, жизнедеятельность живых организмов, состав почвенного воздуха и влажность почвы.

В свою очередь от реакции среды зависят свойства почвы и характер процессов, протекающих в ней. С реакцией среды связаны растворимость многих соединений и доступность элементов питания растениям, жизнедеятельность микроорганизмов, образование гумусовых кислот, распад и синтез минералов. От реакции во многом зависит подвижность минеральных и органических веществ почвы, что создает предпосылки для вовлечения их в миграционные потоки.

Различают актуальную и потенциальную кислотность.

Актуальная кислотность определяется измерением рН водной суспензии или водной вытяжки из почвы. Она оказывает непосредственное влияние на развитие растений и почвенных микроорганизмов.

Если рН_водн = 4-5 – резкокислая – (градации по Валькову В.Ф.);

5,1 – 6,0 – сильнокислая;

6,1 – 6,5 – слабокислая;

6,6 – 7,5 – нейтральная и близкая к ней.

В гумусовых горизонтах потенциальная кислотность обусловлена водородом, в горизонте В (иллювиальном) – алюминием. Источником водорода являются органические кислоты, которые образуются при разложении органических остатков и угольная кислота. Источником алюминия является кристаллическая решетка глинистых минералов.

В зависимости от характера вытеснения из ППК различают две формы потенциальной кислотности – это обменная и гидролитическая.

Обменная кислотность ярко выражена в подзолистых, дерново-подзолистых почвах, красноземах, а также проявляется в серых лесных почвах, выщелоченных и оподзоленных черноземах, имеющих кислую реакцию среды. В почвах со слабокислой, нейтральной и щелочной реакцией среды обменная кислотность не проявляется.

При действии нейтральной соли обменная кислотность переходит в актуальную, вредную для растений и микроорганизмов.

Обменную кислотность выражают величиной рН солевой вытяжки (рН_сол) или в мг-экв/100 г почвы. В величину обменной кислотности входит и актуальная кислотность, следовательно, обменная кислотность почвы всегда больше, чем актуальная, а рН солевой вытяжки ниже, чем рН водной вытяжки.

Если рН_сол – менее 4,0 – очень сильно кислые почвы;

4,1 – 4,5 – сильнокислые;

4,6 – 5,0 – среднекислые;

5,1 – 5,5 – слабокислые;

5,6 – 7,4 – нейтральные.

При обработке почвы нейтральной солью не все ионы водорода и алюминия переходят в почвенный раствор. Часть их прочно закрепляется почвенными коллоидами.