Почвенные растворы служат непосредственным источником питания растений. К. К. Гедройц еще в 1906 г. писал, что дальнейшие успехи агрономии зависят от развития исследований почвенных растворов ввиду той важной роли, которую они играют и в почвообразовании, и в жизни растений. Изменение концентрации и состава растворов ведет к изменению режима водного и минерального питания растений, что, естественно, непосредственно отражается на их развитии и продуктивности. Поэтому человек своими разнообразными воздействиями на почву в процессе сельскохозяйственного производства по существу всегда стремился и стремится регулировать тем или иным способом состав почвенного раствора, сделать его состав оптимальным для получения наиболее высокой продуктивности агро-ценозов.
Орошение и осушение почв наряду с созданием благоприятного водного режима и режима аэрации позволяют в одном случае разбавить слишком концентрированные растворы, в другом — понизить концентрацию оксидных соединений железа (II) и других элементов, токсичных для растений. Внесение удобрений способствует оптимальному содержанию в почвенных растворах элементов — биофилов. Успех этих мероприятий в значительной мере определяется правильностью и точностью инженерных и агрономических приемов и соответственно функционированием агроценоза в целом.
Для питания растений большую роль играет осмотическое давление почвенного раствора. Если осмотическое давление почвенного раствора равно осмотическому давлению клеточного сока растений или выше его, то поступление воды в растения прекращается. Сосущая сила корней большинства сельскохозяйственных растений не превышает 100—120 МПа.
Осмотическое давление зависит от концентрации почвенного раствора и степени диссоциации растворенных веществ. В незаселенных почвах осмотическое давление составляет не более 10 МПа; большие дозы удобрений могут повысить его до 15— 20 МПа. Осмотическое давление сильно изменяется при изменении влажности почвы, так как концентрация почвенного раствора при этом сильно варьирует. При уменьшении влажности от НВ до ВЗ (Влага завядания) концентрация раствора изменяется в 5—6 раз и соответственно возрастает осмотическое давление. При повышении осмотического давления почвенного раствора нарушается нормальное развитие сельскохозйственных культур. У пшеницы, например, наблюдается задержка кущения, но ускоряются колошение, цветение и созревание, уменьшается урожайность, но увеличивается содержание белка в зерне.
Наиболее высоким осмотическим давлением характеризуются засоленные почвы. В почвенных растворах среднезасоленных почв оно составляет 30—40 МПа, в сильнозасоленных — 50— 60 МПа. При концентрации почвенного раствора 20—50 г/л осмотическое давление может возрастать до 150—260 МПа. На предельные значения осмотического давления, при которых влага перестает поступать в растения, существенное влияние оказывает состав растворов. Так, в песчаных почвах при сульфатном засолении предельное осмотическое давление, при котором растения начинают ощущать острый дефицит влаги, составляет 150 МПа, а при хлоридном засолении — 260 МПа (Г. А. Кочеткова, Н. Г. Минашина, 1983).
Влияние засоления почв на культурные растения хорошо прослеживается на примере хлопчатника. Исследования в Средней Азии показали, что всходы хлопчатника переносят концентрацию почвенного раствора, не превышающую 5—8 г/л. Нормальное развитие хлопчатника в последующие фазы развития требует, чтобы общая концентрация солей почвенного раствора в пахотном горизонте не превышала 10—12 г/л. В. А. Ковда отметил два переломных момента в реакции растений на повыше-
ние концентрации почвенного раствора. При хлоридно-сульфатном засолении до концентрации 12 г/л почвенные растворы не токсичны для хлопчатника, при концентрации раствора от 12 до 25 г/л растения испытывают заметное угнетение, а при концентрации более 25 г/л хлопчатник гибнет. В табл. 28 представлены данные С. Н. Рыжова, показывающие роль концентрации солей в почвенном растворе и значений осмотического давления в снижении урожайности хлопчатника. Крайний предел концентрации почвенного раствора, когда растение хлопчатника уже гибнет, 30 г/л (в этих опытах почвенные растворы выделялись прессом при давлении 1530 МПа и влажности, равной НВ).
Для сельскохозяйственных растений весьма неблагоприятны также щелочная реакция почвенного раствора и высокое содержание в нем соды (Na2CО3). Такие условия создаются, в частности, на засоленных луговых почвах. Почвенный раствор столбчатого горизонта солонца содержит до 2 г/л соды при рН 8,6, а раствор подсолонцового горизонта имеет 4 г/л соды при рН 9,1 —10,0. Эти количества, безусловно, токсичны для сельскохозяйственных культур. Почвы этого типа нуждаются в химических мелиорациях.