Химический состав почвы

Запасы питательных веществ в почвах во много раз превышают потребность в них растений. Однако большая часть из них представлена недоступными для растений соединениями. Валовое содержание питательных веществ в пахотном слое различных почв неодинаково. Ниже рассмотрены химические элементы, входящие в состав почвы из числа необходимых для питания растений и их поведение в почве.

Азот. Содержание азота колеблется от 0,07% до 0,5%. Почвенный азот находится в основном в недоступной для растений органической форме. На долю минерального азота приходится только 1…2 % его общего количества. Под влиянием микробиологических процессов органические формы азота переводятся в доступные для растений минеральные формы.

Фосфор. Содержание фосфора во многих почвах составляет 0,03…0,25%. Около половины его находится в минеральной форме, а половина - в форме органических соединений. В слабоокультуренных торфяных почвах на фосфор в органической форме приходится до 70%. Некоторое количество его содержится в поглощённом почвенными коллоидами состоянии. Значительная часть минеральных форм фосфора в кислых подзолистых почвах и краснозёмах находится в труднодоступных для растений фосфатах железа и алюминия. В нейтральных почвах, например в чернозёмах, минеральный фосфор представлен более доступными для растений фосфатами кальция и магния.

Калий. На долю калия в почве приходится 0,6…3% массы почвы. Больше калия содержится в глинистых и суглинистых почвах, а в почвах лёгкого механического состава (песчаных и супесчаных) его значительно меньше. Количество обменного калия в пахотном слое составляет: в подзолистых почвах – 150…300 килограммов на гектар, чернозёмах – 400…900 килограммов на гектар, серозёмах – 600…1500 килограммов на гектар. В отличие от азота и фосфора, калий не образует в растениях прочные органические комплексы. Поэтому количество его в органическом веществе почвы незначительно.

Кальций. Кальция в почвах около 0,2…2 % и более от их массы. Он представлен силикатами, карбонатами, гипсом, фосфатами и другими соединениями. Часть кальция находится в поглощённом состоянии. Наиболее богаты обменным кальцием чернозёмы. Наименьшее количество его встречается в подзолистых почвах, что связано с их кислотностью. Известкованием не только смещается реакция почвы, но и улучшается питание растений кальцием.

Хлор. Большая часть хлора в почве содержится в виде простой растворимой соли хлорида калия. Ионы хлора движутся с водой по почвенному профилю как вниз, так и вверх, поднимаясь на поверхность по капиллярам. Во влажных районах следует ожидать, что в почве останется немного хлора из-за его вымывания. Более высокие концентрации хлора, даже приближающиеся к токсичным, возможны в плохо дренированных засолённых почвах в засушливых районах. Однако в хорошо дренированных почвах засушливых районов содержание хлора на поверхности невелико.

Углерод. Углерод в природе находится в непрерывном кругообороте. Цепь превращений углерода начинается в атмосфере, и он возвращается в неё, когда цикл завершается. Цикл углерода начинается с углекислого газа, и в таком виде он используется растениями. Когда жизненный цикл растений заканчивается, и разложение становится последней точкой их существования, углекислый газ освобождается и снова улетает в атмосферу. Так замыкается цикл. Углерод – важная химическая составляющая органического вещества почвы. Следовательно, все, что происходит с тканями растения во время бактериального их разложения, оказывается чрезвычайно важным.

Магний. Содержание магния составляет 0,4…4% и более от массы почвы и зависит от состава материнской породы. В почвах, образовавшихся на суглинках и глинах, больше магния, чем в почвах, возникших на песках. Около 90…95 % магния в почве входит в состав различных минералов, главным образом силикатов и алюмосиликатов, которые трудно растворяются в воде, поэтому содержащийся в них магний не может быть непосредственно использован растениями. Около 5…10 % магния находится в поглощённом (обменном) состоянии.

Обменный магний, как и обменный калий, играет важнейшую роль в питании растений, пополняя количество магния в почвенном растворе по мере потребления его растениями. Незначительная часть магния в почве встречается в форме органических веществ, после разложения, которых он становится доступным для растений. Наиболее богаты магнием черноземы, каштановые почвы и сероземы. Меньше магния в песчаных, супесчаных и некоторых торфяных почвах.

Сера. Содержание серы колеблется от 0,1 до 0,5% массы почвы. Сера в почве представлена органическими соединениями (80...90%), где она находится в восстановленной форме, и минеральными соединениями с кальцием, железом, калием, натрием, являющимися источником питания растений. Процесс окисления серы, входящей в состав гумуса и органических остатков, происходит под влиянием аэробных бактерий (сульфофикация). В большинстве почв количество серы достаточно для растений, однако в малогумусных подзолистых песчаных почвах её немного, поэтому сульфатные формы удобрений здесь более эффективны, чем хлоридные. Серу в почву вносят также с органическими удобрениями, с простым суперфосфатом.

Железо. Содержание железа в почвах колеблется от 1…11%. В лёгких по механическому составу почвах его меньше, чем в тяжёлых. Железо в почве находится в форме ферроалюмосиликатов, окиси и закиси железа и их гидратов. Недостаток железа для растений чаще всего проявляется на карбонатных или сильно известкованных почвах, где оно находится в труднодоступном состоянии.

Марганец. Марганец, как и железо, широко распространён в почвах, но находится там, в меньших количествах. В почве марганец находится в нескольких формах. Единственные формы, доступные для растений, - это обменные и водорастворимые формы марганца. Доступность почвенного марганца снижается с ростом pH (при уменьшении кислотности почвы). Однако редко встречаются почвы, истощённые выщелачиванием до такой степени, что доступного марганца не хватает для питания растений.

Медь. Согласно существующим данным, природный запас меди в почве меняется в широких пределах. Природный запас меди в большинстве глинистых почв и почв с низким содержанием минеральных веществ обычно составляет 55...130 килограммов на гектар. Медь не перемещается с почвенным раствором. Следовательно, она вымывается из почвы с большим трудом. Реакция почвенной среды (pH) сильно влияет на снабжение медью. Наиболее прочно медь удерживается почвой (является недоступной) при pH 7,0…8,0. Менее прочно  медь удерживается при pH 6,0. Выветрившиеся и песчаные почвы с высоким содержанием органического вещества нередко характеризуются дефицитом меди.

Цинк. Запас цинка в природе в разных почвах неодинаков и очень невелик от 22 до 670 килограммов на гектар. Как правило, концентрация цинка намного выше на поверхности почвы, чем в подпочве. Основным фактором, влияющим на развитие цинковой недостаточности у растений является pH почвы. Результаты экспериментов показывают, что количество цинка, которое растения извлекают из почвы, после известкования кислых почв снижается. Фиксацию цинка в почве при увеличении pH обычно связывают с образованием нерастворимой гидроокиси цинка. При pH выше 7,0 проблемы, связанные с доступностью цинка, становятся весьма сложными.

Бор. Естественный запас бора в почвах варьирует от 22 до 225 килограммов на гектар в верхнем 15...20 сантиметровом слое почвы. Из этого количества значительная часть находится в виде нерастворимого сложного минерала, называемого турмалином. Важно знать, что природный запас бора не является надёжным показателем доли бора, доступного для растений. Менее 5 % всего имеющегося бора может быть доступно для использования растениями. Почвы влажных районов, как правило, скудны по содержанию бора, потому что водорастворимые формы бора выносились с дренажной водой на протяжении многих лет. Бор, который остаётся, находится в форме нерастворимых минералов.

Концентрация бора выше в поверхностном пахотном слое почвы, чем в подпочве. Этот факт помогает понять, почему нехватка бора больше всего выражена в периоды сухой погоды. Ясно, что в периоды засухи корни растений вынуждены эксплуатировать нижние горизонты почвы, где содержание бора очень низкое.

Молибден. Природные запасы молибдена в почве очень невелики. Обычно они составляют меньше 7 килограммов на гектар в верхних 20 сантиметрах почвы. Доступность молибдена для растений максимальна при значении pH почвы, близком к нейтральному. В этом смысле молибден отличается от большинства других необходимых микроэлементов, которые более доступны для растений в кислых почвах.

Внесение извести в кислые почвы, как правило, увеличивает доступность молибдена. В природе общий запас молибдена в минеральных почвах очень незначителен. Подобно фосфору, молибден находится в связанном (недоступном) состоянии.

Крайне редко можно найти почву, в которой все эти элементы присутствуют в нужном количестве и в доступном состоянии. Например, в кислых минеральных почвах обычно имеется избыток доступного железа; в дерново-подзолистых почвах много марганца; солонцы, солонцеватые и засолённые часто имеют повышенное содержание бора; в почвах не слишком удалённых от морских побережий, много хлора.

Однако в подавляющем большинстве почв элементов питания не хватает для формирования хорошего урожая. Чтобы низкое плодородие почвы не лимитировало урожай, в большинство почв требуется регулярно вносить от 6 до 8 макроэлементов. Из микроэлементов почти повсеместно требуется внесение бора, а на кислых почвах – также молибдена. Сера чаще всего вносится в виде сопутствующего элемента с магнием и кальцием, если они даются в виде сульфатов, или в составе простого суперфосфата, в котором много сульфата кальция.

 

{jcomments on}