ПОЧВЕННЫЙ РАСТВОР И ОКИСЛИТЕЛЬНОВОССТАНОВИТЕЛЬНЫЕ ПРОЦЕССЫ В ПОЧВАХ

Почвенные растворы

Почвенный раствор представляет собой жидкую фазу почв, которая формируется путем взаимодействия атмосферных осадков, поверхностного стока и грунтовых вод (при неглубоком залегании последних) с твердой, газообразной и живой фазами.

Почвенный раствор содержит минеральные, органические и органо-минеральные вещества в ионной, молекулярной, коллоидной формах и иногда в виде взвесей. Он также содержит растворенные газы: кислород, углекислый газ, аммиак. Количество почвенного раствора зависит от влажности почвы и колеблется в широких пределах — от долей и единиц до десятков процентов в минеральных почвах, до сотен процентов — в торфяных.

Для выделения почвенных растворов используют различные методы:

• • отпрессовывание, вытеснение жидкостями или газами, центрифугирование;
• • улавливание почвенных растворов специальными приемниками разных конструкций (лизиметрический метод);
• • метод водных вытяжек (наиболее часто применяемое соотношение «почва — вода» 1:5);
• • стационарный метод изучения почвенных растворов в естественном состоянии с помощью специальных приборов (наиболее часто применяются ионометрические методы с использованием специальных электродов для измерения pH, Eh, концентрации целого ряда катионов и анионов (Са²⁺, Mg²⁺, К⁺, NO^3- и др.).

Каждый из этих методов обладает определенными преимуществами и недостатками, которые обсуждаются в специальной литературе.

По данным К.К. Гедройца, коллоиды составляют от '/₄ до ¹/_]0 общего количества веществ почвенного раствора. В почвенных растворах преобладают катионы Са²⁺, Mg²⁺, Na⁺, всегда присутствуют К⁺, NH₄⁺, Н⁺; в почвах с кислой реакцией среды — Al³⁺, Fe³⁺, Fe²⁺. Из анионов преобладают С0₃^2_, СИ, S0₄^2-; присутствуют N0₃~, N0₂^_, Н₂Р0₄^_, НР0₄^2-. Железо, алюминий содержатся в основном в виде устойчивых комплексов с органическими веществами. Минерализация почвенных растворов невелика и в разных типах почв колеблется, возрастая с севера на юг, от десятков мг в подзолистых до нескольких граммов вещества на литр — в черноземах и каштановых почвах; в засоленных почвах минерализация резко повышается до десятков и даже сотен граммов на литр.

Содержание органических веществ в почвенных растворах измеряется десятками и сотнями миллиграммов на литр, повышенные концентрации их наблюдаются в подзолистых и болотных почвах таежно-лесной зоны. Органические вещества представлены в основном фульвокислотами и простыми органическими кислотами. Наиболее высокие концентрации органических веществ характерны для верхних горизонтов — лесной подстилки и гумусовых.

Реакция среды почвенных растворов (актуальная кислотность и щелочность) изменяется от кислой и слабокислой в подзолистых почвах северной и средней тайги, нейтральной в зоне черноземных почв до слабощелочной и местами щелочной в почвах аридных областей. Это связано с закономерными изменениями водного режима в почвах зонального ряда. При избытке влаги в почвах таежно-лесной зоны основания, и прежде всего щелочные металлы, вымываются за пределы почвенного профиля; при непромывном водном режиме в черноземах в пределах почвенного профиля всегда присутствуют карбонаты кальция и магния, а в почвах аридных областей водорастворимые соли и обменный натрий ППК обусловливают щелочную реакцию почвенного раствора. Наиболее высокая щелочная реакция обусловлена содовым засолением, в меньшей степени — хлоридным и затем — сульфатным.

С концентрацией и степенью диссоциации водорастворимых солей тесно связано осмотическое давление почвенного раствора. Оно наиболее высокое у засоленных почв. Если осмотическое давление равно или выше осмотического давления клеточного сока растений, то прекращается поступление воды в растения и они погибают. Это является основной причиной бесплодия засоленных почв. Существует выраженная динамика концентрации почвенных растворов (годовая, сезонная, суточная), связанная с изменением влажности и температуры.

Агроэкологические функции почвенных растворов заключаются в следующем.

• 1. Почвенные растворы играют ключевую роль в процессах почвообразования. Именно они являются центром взаимодействия твердой, жидкой и газообразной фаз. Г.И. Высоцкий сравнивал роль почвенных растворов с ролью крови в живых организмах.
• 2. Осуществляют вертикальные и латеральные транспортные потоки веществ и играют главную роль в элювиально-иллювиальных процессах.
• 3. Являются источником всех элементов питания. Недостаток или избыток тех или иных элементов приводит к снижению урожая и заболеваниям культурных растений. Существует ряд методов диагностики питания на основе анализа почвенного раствора, особенно для тепличных культур.
• 4. Создают условия для роста и развития растений: реакцию среды, осмотическое давление, окислительно-восстановительные условия и др.