Почва — не только среда размещения растений и резервуар элементов питания, но и сложный биологический организм, живущий по своим законам. В ней протекают физико-химические и биологические процессы превращения питательных элементов [1].
Газообразная часть почвы (почвенный воздух) характеризуется пониженным содержанием кислорода и большим содержанием углекислого газа (0,1 % до 3 %) по сравнению с атмосферой (0,03 %). Такая особенность связана с тем, что в почве при разложении органического вещества, дыхании корней постоянно потребляется кислород и выделяется углекислый газ. На состав почвенного воздуха влияет атмосферное давление, температура, тип растений и т. д.
В твердой части почвы содержатся основные запасы питательных элементов. Она состоит из минеральной (90–99 % массы) и органической частей (1–10 %). Минеральная часть почвы в свою очередь на 90 % состоит из трех элементов: кислорода, кремния и алюминия. Органические вещества подразделяются на две большие группы: негумифицированные и гумифицированный. Негумифицированные (подвижные) органические вещества — это отмершие, но еще не разложившиеся или полуразложившиеся остатки растений и микробов. Гумифицированные (перегнойные) органические вещества — это высокомолекулярные азотсодержащие соединения специфической природы (составляют 90 % органического вещества в почве).
Жидкая часть почвы (почвенный раствор). В почвенном растворе содержатся минеральные, органические и органоминеральные вещества, совершающие важные химические процессы. В среднем в почве содержится около 20 % воды от всей массы. От типа почвы зависит общее содержание ионов в почвенном растворе. Для питания растений особенно важно достаточное количество в растворе K+, Ca2+, Mg2+, NH4+, NO3-, H2PO4-, Cl-, SO42-, постоянное пополнение этих катионов и анионов.
HCO3- _ образуется в почве за счет микроорганизмов и корневой системы растений, оказывает большое влияние на pH среды почвы, вызывает щелочность почвы.
NO3- _ появляется в почве благодаря биологическому процессу нитрификации, связанного с жизнедеятельностью определенной группы микроорганизмов, заключающегося в окислении аммиака до нитритов, а затем до нитратов.
NO2- _ образуется в почве в результате жизнедеятельности нитритных бактерий, редко встречается в почве в большом количестве, так как быстро окисляется нитратными бактериями до NO3-.
Cl- _ содержится в почве в небольших количествах из-за быстрого растворения и вымывания в нижние слои горизонта за счет отрицательной адсорбции.
SO42-_ образуется в почве в результате растворения гипса [1, 2].
Наиболее благоприятная концентрация солей в почвенном растворе для растений — 1 г в 1 л (0,1 %), в почве концентрация солей ниже 0,5 г/л (0,05 %). Избыток солей в почве (больше 0,2 %) вреден для растений. Осмотическое давление почвенного раствора значительно ниже, чем в клеточном соке растений.
Реакция почвы — физико-химическое свойство почвы, связанное с содержанием ионов Н+ и ОН- в ее твердой и жидкой частях. Реакция почвы кислая, если в ней преобладают ионы Н+ и щелочная если ионы ОН-. Реакция почвы оказывает большое влияние на развитие растений и почвенных микроорганизмов, на эффективность удобрений, на химические и биохимические процессы в почве [1].
Содержание солей в почве влияет на ее кислотность. Соли, образованные слабым основанием и сильной кислотой, гидролизуются по катиону и дают кислую среду:
AlCl3 + H2O ↔ Al(OH)Cl2 + HCl
Al3+ + H2O ↔ AlOH2+ + H+
Соли, образованные сильным основанием и слабой кислотой, гидролизуются по аниону и дают щелочную среду:
Na2CO3 + H2O ↔ NaHCO3 + NaOH
CO32- + H2O ↔ HCO3- + OH-
Известкование — внесение в почву кальция и магния в виде карбоната, оксида или гидроксида для нейтрализации кислотности. Этот прим оказывает многостороннее влияние на улучшение агрохимических, агрофизических и биологических свойств почвы.
Известь (CaCO3) практически нерастворима в воде. При внесении извести в почву она взаимодействует с угольной кислотой, тем самым происходит процесс нейтрализации:
CaCO3 + H2O + CO2 → Ca(HCO3)2.
Образовавшийся бикарбонат кальция распадается на ионы Ca2+ и 2HCO3- и частично подвергается гидролизу:
Ca(HCO3)2 + 2H2O ↔ Ca(OH)2 + 2H2O + 2CO2
Ca(OH)2 ↔ Ca2+ + 2OH-
Азотная кислота, образующаяся в процессе нитрификации, а также свободные органические (гуминовые) кислоты, подвергаются процессу нейтрализации известью:
2RCOOH + CaCO3 → (RCOO)2Ca + H2O + CO2↑
2HNO3 + CaCO3 → Ca(NO3)2 + H2O + CO2↑
Кальций, внесенный с известью, способствует образованию почвенных коллоидов, улучшает структуру почвы и повышает ее водопрочность. После известкования улучшается воздушный и водный режимы почвы, меньше образуется на поверхности корка, снижается содержание в почве подвижных соединений алюминия и марганца, они переходят в неактивное состояние и не оказывают вредного влияния на растения. Известкование влияет на подвижность и доступность для растений микроэлементов [1].
Большое значение имеют рН дождевой воды. Ведь кислотные дожди с низким значением рН (менее 5,6) губят растительность. Кислоты образуются в атмосфере из оксидов азота, серы, углерода, которые выбрасываются с отходами многочисленных производств, транспорта, котельных и ТЭЦ:
SO2 + H2O ↔ H2SO3
CO2 + H2O ↔ H2CO3
2NO2 + H2O ↔ HNO3 + HNO2
Образование таких дождей оказывают негативное воздействие на кислотность почв и рост растений, поэтому принимаются меры для очистки выхлопных газов автомобилей, выбросов заводов и фабрик.
Таким образом, по значению рН почвы можно судить о содержании в ней питательных веществ, а также о том, какие растения могут успешно расти на данной почве. Подкисление почвы часто угнетает растение. Для раскисления почв используют их известкование — внесение веществ, постепенно связывающих избыток кислоты, — мела, известняка, доломита (смесь CaCO3 и MgCO3) [3].
Литература:
- Вильдфлуш И. Р., Кукреш С. П., Ионас В. А. Агрохимия [Текст]: учебник / И. Р. Вильдфлуш, С. П. Кукреш, В. А. Ионас. — 2-е изд., доп. и перераб. — Мн.: Ураджай, 2001. — 488 с.
- Минеев В. Г. Агрохимия [Текст]: учебник / В. Г. Минеев. — 2-е изд., перераб. и доп. — М.: МГУ, Издательство «КолосС», 2004. — 720 с.
- Леенсон И. А. Превращение веществ. Химия: Энциклопедия ОЛМА [Текст] / И. А. Леенсон. — М.: ОЛМА Медиа Групп, 2013. — 303 с.
