содержание   ..  10  11  12  13  14  15  16  17  18  19  20  ..

6.2. Характеристика химического состава различных почв

Кремний, алюминий, железо, кальций, магний, калий натрий и кислород составляют по весу 97% литосферы, в то числе и почвы. Остальные элементы, в том числе и такие важные для жизни растений, как азот и фосфор, представлены в почве незначительными количествами. Абсолютное содержание каждого из указанных элементов очень различно в разных типах почв.

Азот. В пахотном слое 0-25 см разных почв содержание азота колеблется в очень широких пределах.

Основные запасы азота концентрируются в органическом веществе почвы - гумусе. Мобилизация органического азота происходит исключительно за счет биологических процессов, происходящих в почве (микробиологических и процессов воздействия выделений корневых систем растений).

Поскольку основная часть почвенного азота входит в состав гумуса, существует определенное соотношение между содержанием гумуса и азота в почве. При этом чем выше соотношение, тем меньше доступен азот растениям. Установлена и другая закономерность: чем выше валовые запасы азота, тем выше содержание в почве доступных для растений аммиачных и нитратных форм азота.

Динамика азотных соединений почвы зависит от многих факторов как внешней среды, так и интенсификации земледелия. Наиболее доступны для растений аммиак и нитраты.
 

Процесс аммонификации распространен во всех почвах. Однако накопление аммиака происходит не всегда. Интенсивно идущий процесс нитрификации способен сильно уменьшить запасы аммиачных форм азота. Накопление аммонийных солей может происходить при слишком низких (8) или слишком высоких (5) значениях pH, при повышенных количествах подвижного А1, малой степени насыщенности основаниями, недостаточной аэрации, низких температурах, повышенных концентрациях водно-растворимого органического вещества. Такие условия имеются в лесных и болотных почвах, в кислых подзолистых и каштановых почвах при орошении, в черноземах в холодные периоды весной и осенью. Наилучшими условиями для процесса нитрификации являются: влажность около 60% от полной влагоемкости, температура в интервале +25 - +38°С, плотность почвы на черноземах - 0,7-0,9, на темно-серой - 0,8-1,0 г/смг. Сочетание этих факторов и определяет показатель обеспеченности почвы азотом.

Необходимо отметить также, что локализация различных форм азота в почве не остается стабильной, она меняется в зависимости от различных факторов. Так, надо отметить, что несмотря на незначительное промачивание почв в зонах с недостаточным увлажнением, некоторая часть нитратного азота все же перемещается из верхних горизонтов в более глубокие. Существует и обратный процесс - подтягивание нитратов снизу вверх во время хорошего промачивания почв восходящим током влаги. На режим нитратов влияет и промерзание почв.
 

Опытные данные показывают, что ценность почвенного аммония как источника азота весной много ниже, чем нитратов. Наличие даже довольно значительных количеств аммония еще не означает хорошей обеспеченности растений азотом в этот период. Это связано с тем, что на доступность растениям поглощенного почвой азота влияет степень насыщенности аммонием почвенных коллоидов, реакция среды и сопутствующие катионы. Существует зависимость: чем меньше степень насыщенности, тем меньше подвижность иона, а следовательно, и меньше поглощение его растение; чем низке pH почвы, тем меньше доступен аммоний растениям. Для нитратов реакция среды практически не является ограничивающим фактором для поглощения его растениями. Использование нитратов может быть ограничено лишь недостаточным содержанием в почве других элементов питания. Проведенные исследования показывают, что насыщение среды другими ионами не влияет на интенсивность поглощения нитратов растениями, между тем как, например, К или Na могут препятствовать усвоению аммония корнями. Исследованиями
СибНИИСХ установлено, что на черноземах и серых лесных почвах Сибири основными источниками азотной пищи растений являются нитраты. Между содержанием аммония в почве и отзывчивостью растений на азотные удобрения взаимосвязь отсутствует. Поэтому в основу разработанной этим институтом методики определения потребности полевых культур в азотных удобрениях положено содержание нитратов в слое почвы 0-40 см поздней осенью или весной.

Надо иметь в виду, что в дерново-подзолистых почвах запас нитратов истощается гораздо быстрее, чем в черноземах. Меняется динамика содержания в почве нитратов и под различными культурами: под озимыми и яровыми культурами сплошного посева к концу вегетации нитратов очень мало, под пропашными - несколько больше.

В то же время надо отметить, что на высоко-окультуренных дерново-подзолистых почвах процессы нитрификации протекают примерно так же, как на черноземных почвах. Это же достигается и при внесении органических удобрений, посеве бобовых растений, запашке сидератов.

Фосфор. В почвах фосфор находится в виде содей кальция, магния, железа, алюминия и др.

В почвах с реакцией, близкой к нейтральной, и богатых кальцием, фосфаты, благодаря постепенному превращению, переходят в наиболее устойчивую форму. Магний дает с фосфорной кислотой соли, аналогичные солям кальция, но с более высоким содержанием воды и большей растворимо-стью. Кроме солей, почвы содержат также ионы фосфорной кислоты, которые адсорбируются на поверхности почвенных коллоидов.

В большинстве разновидностей черноземов и подзолистых почв Сибири имеет место недостаток фосфора и растения нуждаются в его дополнительном внесении. К тому же надо отметить, что при повышении уровня культуры земледелия переход малоподвижных форм фосфора почвы в легкодоступные для растений происходит значительно более медленными темпами, чем накопление легкоподвижной нитратной формы азота. В то же время увеличение содержания растворимых форм азота в почве может увеличить подвижность фосфора на 15-30%, а следовательно, и коэффициент его использования растениями (на 2-10%).

Самое высокое содержание валового и органического фосфора отмечается на лугово-черноземных почвах, а самое низкое - на каштановых и темно-каштановых почвах. Отмечена корреляция между содержанием гумуса и содержанием валового и органического фосфора.

Необходимо отмстить, что хотя как обменный, так и водно-растворимый калий по своей значимости для питания растений является относительно равноценным, однако по системе усвояемости преимущество имеет водно-растворимый калий. Обменный калий может интенсивно усваиваться растениями в результате так называемого контактного обмена, движущей силой которого являются электростатические факторы.

Фиксация же калия почвы зависит от минерального состава почв. Попеременное увлажнение и высушивание почвы способствует фиксации калия. Большинство типов почв степной и лесостепной зон Сибири имеют сравнительно высокое содержание К. Дерново-подзолистые почвы зоны тайги и подгайги, особенно песчаные и супесчаные, в большинстве случаев бедны калием. К тому же в таких почвах имеющиеся запасы подвижного калия быстро уменьшаются.

Кальций. В почве кальций встречается как в составе минералов, так и в форме карбонатных, сульфитных и др. солей, а также в поглощенном состоянии. Для большинства видов почв, кроме засоленных (солонцы, солончаки и проч.), существует следующая закономерность: чем меньше в почве содержится обменного кальция, тем она кислее. Кальций вытесняет ионы водорода и алюминия из поглощающего комплекса и нейтрализует кислотность, которая отрицательно влияет нарост растений. Кроме того, достаточное количество кальция в почве улучшает структурообразовательный процесс в ней и превращение органических веществ почвы микроорганизмами, азотный и фосфорный режим. Благоприятные условия для произрастания таких требовательных к плодородию почв культур, как клевер красный, пшеница, ячмень кормовые корнеплоды и др., например, на дерново-подзолистых почвах создаются при следующих минимальных количествах активного кальция, представленных в таблице.

Причем потребность в кальции, как видно из данных этой таблицы, зависит также от механического состава почвы и содержания в ней гумуса.

Содержание кальция в почве по ее горизонтам значительно изменяется, что видно из данных по отношению к распространенным в Сибири типам почв.
 

Магний. Магний в почвах находится в различных формах: в составе ряда почвенных минералов, в составе карбонатов и бикарбонатов, в поглощенном (обменном) состоянии, в форме водно-растворимых хлоридов, сульфатов, нитратов и фосфатов. Основную роль в питании растений играет поглощенный магний. Этот элемент в почве обладает большей подвижностью, чем кальций, и может в значительной степени вымываться из почвы.

Показано примерное содержание магния в пахотном слое различных типов почв Сибири.

Необходимо отмстить, что на сильнокислых почвах внесение магния ослабляет вредное влияние на растения кислой реакции среды.

Железо. Железо в почве содержится как в виде составной части различных минералов, так и в форме амфотерных окисей и гидратов окисей железа. Почти все типы почв Сибири содержат сравнительно достаточное для питания растений количество железа.

Недостаток же его проявляется лишь в том случае, когда железо переходит в недоступное состояние. Подвижность железа зависит от реакции среды, наличия в почве кальция и других катионов и окислительно-восстановительных процессов, тесно связанных с условиями увлажнения и деятельностью почвенной микрофлоры. Избыток кальция уменьшает доступность железа растениям. Кислая реакция, наоборот, способствует увеличению подвижности железа.
 

Сера. Сера находится в почве в основном в виде сульфатов (CaS04 • 2Н2О; Na2S04; K2S04; (NH4)2SO4 и других соединений, в том числе и органических.

При этом почвы с высоким содержанием органического вещества отличаются наибольшим валовым запасом серы. Однако общее содержание серы в почвах сравнительно невелико, за исключением засоленных почв, в которых, в зависимости от условий соленакопления, содержание серы может колебаться в значительных пределах. Анионы SO4 в этом случае могут накапливаться с другими солями, прежде всего содой Na2C03 и хлоридами NaCl, что отрицательно сказывается на росте растений. В зависимости от соотношения указанных элементов в Сибири встречается хлоридно-сульфатное или сульфатно-хлоридное засоление.
 

Наиболее бедны серой подзолистые почвы. Это связано с тем, что на этих почвах интенсивно происходят потери серы в результате ее вымывания.

Бор. Количество бора в почвах обычно сильно колеблется. Богаты бором каштановые засоленные почвы и солонцы. Наименее обеспечены им дерново-подеолистые почвы легкого механического состава.

Растворимость бора в почве находится в зависимости от форм его связи. При pH 8,0 в форме ВО2 находится только 5% борной кислоты. Борная кислота поглощается почвенными коллоидами, образуя в основном соли с полуторными окислами.

Максимум поглощения бора кислыми и основными окислами алюминия достигается в интервале pH между 5,5 и 6,0, а нейтральными окислами - между 6,0 и 7,0. Железо максимально адсорбирует бор при pH 8,0-8,5.
 

Растительные остатки играют большую роль в балансе бора. После их минерализации в почве бор становится доснудным растениям. Поэтому в динамике подвижных форм борa важную роль играет почвенная микрофлора. Признаки недостаточности бора часто проявляются на известкованных почвах. Это объясняется нарушением соотношения между кальцием и бором: увеличение концентрации кальция в почве вызывает уменьшение поглотительной деятельности корней по отношению к бору.

Медь. Большинство почв в достаточной степени обеспечены медью, как и другими микроэлементами.

Однако содержание меди в почвах зависит от механического состава, содержания гумуса и распределения влаги в почве.

Факторами, увеличивающими подвижность меди в различных почвах, являются: концентрации водородных ионов, минерализация органического вещества микроорганизмами, содержание в почве нитратов и аммиака, содержание кальция, степень насыщенности комплексными органическими соединениями.
 

Цинк. Цинк в почве находится как в обменных, так и в необменных формах. Обменный цинк накапливается в перегнойном горизонте, и его подвижность увеличивается с подкислением почвы. При подщелачивании почв катионы Zn2+ в сильной степени поглощаются почвенным  коллоидами. В почвах легкого механического состава и карбонатных может проявляться цинковое голодание.

Молибден. Содержите валового и подвижного молибдена в почвах ниже, чем всех остальных микроэлементов. Растворимость и подвижность молибдена в почве зависит от степени насыщенности минеральных и органических коллоидов кальцием. От остальных микроэлементов его отличает то, что с повышением pH увеличивается его подвижность, а молибдаты кальция хорошо усваиваются растениями.

В настоящее время на основе проведенных различными учреждениями исследований можно предложить следующую шкалу обеспеченности почв микроэлементами.