Формы соединений химических элементов в почвах

Химические элементы в почвах находятся в форме различных соединений, отличающихся строением, составом, степенью устойчивости к выветриванию, растворимостью и др. Выделяют следующие формы соединений химических элементов в почвах: первичные и вторичные минералы; органические вещества; органо-минеральные соединения; обменные (поглощенные) формы; почвенные растворы; газообразные формы в составе почвенного воздуха; живое вещество почв.

Первичные и вторичные минералы. В форме первичных и вторичных минералов находится преобладающая часть химических элементов в минеральных почвах как по их числу, так и по массе: кислород, кремний, алюминий, железо, кальций, магний, калий, натрий, марганец, титан, хлор, частично фосфор и сера. Наблюдается приуроченность важнейших микроэлементов к минералам. Так, медь обнаруживается в составе авгита, апатита, биотита, полевых шпатов; цинк, кобальт и никель — в составе роговых обманок, биотита, магнетита; свинец — в авгите, апатите, мусковите, полевых шпатах. На основании данных по содержанию химических элементов можно получить приближенные сведения о минералогическом составе почв и почвообразующих пород.

Органическое вещество. Гумус и органические остатки состоят в основном из углерода (25—65%), кислорода (30—50%), азота (1—5%), водорода (2—5%). В составе молекул органических соединений всегда присутствуют сера, фосфор, а также ряд металлов, в том числе и микроэлементов.

Органо-минеральные соединения. Эта форма представлена продуктами взаимодействия органических веществ с минеральной частью почв: простыми гетерополярными, комплексно-гетерополярными солями гумусовых кислот с ионами металлов и глиногумусовыми сорбционными комплексами.

Обменные ионы в составе почвенного поглощающего комплекса (ППК). Обменные ионы составляют небольшую часть от общего содержания химических элементов в почвах. Их количество измеряется единицами и десятками мг-экв на 100 г почвы. Поскольку в почвах преобладают отрицательно заряженные коллоиды, то в поглощенном (обменном) состоянии преобладают катионы. Преобладающими в ППК и играющими большую роль в почвенных процессах и формировании физико-химических свойств почв являются катионы: Са²⁺, Mg²⁺, Н⁺, Al³⁺, Na⁺, К⁺, NH₄⁺. Присутствуют также катионы Mn²⁺, Fe²⁺, лития, стронция и др. В поглощенном состоянии могут находиться и анионы (S0₄^2-, Р0₄^3_, N0₃^- и др.) на положительно заряженных участках коллоидной мицеллы.

Почвенный раствор. В почвенном растворе содержатся минеральные, органические и органо-минеральные вещества в виде ионных, молекулярных и коллоидных форм. В них также присутствуют растворенные газы: СО.,, 0₂ и др. Концентрация почвенного раствора обычно находится в пределах одного или нескольких граммов на литр.

Почвенный воздух. Состав почвенного воздуха аналогичен атмосферному. В нем содержатся 0₉, N0,, СО,, а также в небольших количествах метан, сероводород, аммиак, водород и др. В отличие от атмосферного состав почвенного воздуха более динамичен как во времени, так и в пространстве.

Живое вещество. В состав живой фазы почв входят грибы, водоросли, бактерии, актиномицеты, мезо- и микрофауна. Основную массу живых организмов составляют: кислород (70%); водород (10%); азот, кальций (1 — 10%); сера, фосфор, калий, кремний (0,1 — 1%); железо, натрий, хлор, алюминий, магний (0,01—0,1%).

Агроэкологическая оценка химического состава почв

Химический состав почв является одним из основных факторов почвенного плодородия. В настоящее время установлено 20 элементов, которые относятся к необходимым элементам питания. Это азот, фосфор, калий, кальций, магний, натрий, железо, углерод, кислород, водород, сера, хлор, медь, цинк, бор, молибден, йод, марганец, кобальт, ванадий. Кроме того, 12 элементов считаются условно необходимыми: кремний, алюминий, серебро, литий, никель, фтор, свинец, титан, стронций, кадмий, хром, селен. Каждый элемент играет определенную физиологическую роль в жизни растений. Как недостаток, так и избыток любого элемента, как правило, отрицательно сказывается на росте и развитии растений. Так, при недостатке азота, фосфора, калия, кальция, магния и др. снижается урожай культурных растений; при недостатке железа возникает заболевание хлорозом; при недостатке цинка и избытке фосфора — розеточность плодовых культур. Недостаток или избыток того или иного элемента в почвах отрицательно сказывается на качестве урожая и может вызывать заболевания животных и человека. Так, например, избыток молибдена способствует развитию подагры, недостаток йода — эндемии зоба, избыток тяжелых металлов — онкологическим заболеваниям и болезням нервной системы.

Диагностику степени обеспеченности растений элементами питания проводят не по валовому их содержанию в почвах, а по количеству доступных, или усвояемых, форм. К доступным относятся водорастворимые, подвижные (растворимые в слабых растворах кислот и щелочей) и обменные формы элементов, а также связанные с легкоразлагаемым органическим веществом.

Недостаток того или иного элемента в почвах компенсируется применением органических и минеральных удобрений.