Почвенный раствор находится в постоянном и тесном взаимодействии с твердой и газовой фазами почвы и корнями растений, поэтому состав и концентрация его являются результатом биологических и физико-химических процессов, лежащих в основе этого взаимодействия. Темп и направление процессов подвержены значительной сезонной изменчивости, поэтому и состав почвенного раствора чрезвычайно динамичен.
Почва состоит из твердой фазы, жидкой, или почвенного раствора, и газовой фазы, или почвенного воздуха, которые находятся между собой в тесном взаимодействии. Почвенный воздух отличается от атмосферного повышенным содержанием углекислого газа и несколько меньшим – кислорода. В почве постоянно происходит потребление кислорода и выделение СО2 при разложении органического вещества микроорганизмами, дыхании корней растений и в результате некоторых химических реакций.
При недостатке кислорода ухудшаются дыхание и рост корней, уменьшается усвоение растениями питательных веществ. В условиях плохой аэрации при снижении концентрации кислорода в почвенном воздухе в почве начинают преобладать анаэробные восстановительные процессы.
Хорошая аэрация создает в почве благоприятные условия для развития почвенных микроорганизмов, питания и роста растений. Почвенный раствор – наиболее подвижная и активная часть почвы, в которой совершаются разнообразные химические процессы и из которой растения непосредственно усваивают питательные вещества. В зависимости от типа почвы и других условий в почвенном растворе содержатся анионы (НСО3, ОН- , Cl- , NO3, Н2РО4 и др.), катионы (Н+ , Na+ , К+ , NH4+ , Са2+ , Mg2+ и др.), а также водорастворимые органические вещества и растворенные газы (кислород, углекислый газ, аммиак и др.).
Твердая фаза почвы содержит основной запас питательных веществ для растений. Она состоит из минеральной части (90 – 99 % массы твердой фазы) и органической, которая играет очень важную роль в ее плодородии. Почти половина твердой фазы приходится на 11 кислород, одна треть – на кремний, более 10 % – на алюминий и железо и только 7 % – на остальные элементы. Минеральная часть почвы состоит из частиц различных минералов размером от миллионных долей до 1 мм и более.
Почвенные минералы подразделяются на первичные и вторичные. В состав минеральной части входят аморфные вещества (гидроксиды алюминия, железа и кремнезема) и различные соли (карбонаты, сульфаты, нитраты, хлориды, фосфаты кальция, магния, калия, натрия и т. д.). Органическое вещество почвы представляет собой сложный комплекс разнообразных органических веществ, которые подразделяются на не гумифицированные органические вещества растительного или животного происхождения и органические вещества специфической природы – гумусовые, или перегнойные.
В почвенном растворе содержатся минеральные, органические и органо-минеральные вещества, представленные ионами, молекулами и коллоидами. Кроме того, здесь присутствуют кислород, диоксид углерода и другие растворенные газы. Из минеральных соединений в почвенном растворе присутствуют анионы: НСО3- , NO2- , NO3- , Сl- , Н2РО4- , НРО42- , SO42- , СО32- , ОН- и катионы Fе2+, K+ , NH4+, Na+ , Ca2+, Mg2+. В сильнокислых почвах могут быть также Al+, Fe3+, а в заболоченных – Fe2+.
Железо и алюминий в почвенных растворах содержатся в основном в виде устойчивых комплексов с органическими веществами. Органические соединения в почвенном растворе представлены органическими кислотами, сахарами, аминокислотами, спиртами, ферментами, дубильными веществами и другими продуктами метаболизма растений и микроорганизмов, а также гумусовыми веществами.
Все разнообразие взаимодействий элементов с растительным организмом можно свести к трем случаям: аддитивности, антагонизму и синергизму.
Аддитивность (от лат. additivus – прибавленный) – действие смеси элементов в растворе равно сумме действия каждого отдельного элемента. Способность растений поглощать минеральные элементы подчиняется закону постоянства соотношения суммы поглощенных катионов к сумме анионов.
Антагонизм (от греч. anti – против, и gonizomai – борюсь). Это взаимодействие, при котором физиологический эффект действия смеси меньше, чем эффект от действия каждой соли, взятой в отдельности. Антагонизм проявляется в том, что катионы разных элементов конкурируют друг с другом, причем сказывается значение их валентности: одновалентные катионы менее конкурентоспособны, чем двухвалентные. Явление антогонизма установлено между Fe и Са; Аl и Na; Fe и Zn; Mn и Zn; Сu и Zn; Zn и Fe, Mn, Cu, Mo.
Синергизм (от греч. synergeia – совместное действие) – взаимное усиление физиологического действия на растение каждого из элементов, входящего в раствор. Синергизм может наблюдаться как между разнозаряженными ионами, катионами и анионами, так и между одноименно заряженными. Явление синергизма характерно между S и Mn, Zn; Cu и Со, В, Zn; Mn, Со, Сu и Мо; Сu и Мn; Са и Со.
При высоком содержании усвояемых питательных веществ в почве потребность в удобрениях снижается, а при низком – возрастает. В зависимости от состава и свойств почвы общий запас и количество усвояемых питательных веществ в разных почвах неодинаковы. Внесенные в почву удобрения подвергаются разнообразным превращениям, в результате чего изменяются растворимость содержащихся в удобрениях питательных веществ, способность их к передвижению в почве и доступность для растений.
Разные типы почв отличаются по составу минеральной части, количеству и составу органического вещества. В связи с этим содержание основных элементов питания растений в различных почвах также неодинаково. Содержание усвояемых форм питательных веществ в зависимости от типа почвы, степени ее окультуренности, предшествующей удобренности может быть различным не только в разных хозяйствах, но и на отдельных полях одного и того же хозяйства.
Поэтому агрохимические анализы почвы для определения подвижных форм азота, фосфора и калия наряду с проведением полевых опытов имеют важное значение для правильного и дифференцированного применения удобрений.
Корчагин, А. А. Система удобрений : учеб. пособие / А. А. Корчагин, М. А. Мазиров, Н. А. Комарова ; Владим. гос. ун-т им. А. Г. и Н. Г. Столетовых. – Владимир : Изд-во ВлГУ, 2018. – 116 с. ‒ ISBN 978-5-9984-0743-7.
