Поиск

Поглотительная способность почв и питание растений
28.10.2015

Ткани растений представляют собой высокогидрофильные гели, отрицательно заряженные или амфолитоидного характера. Между дисперсными системами почвы, коллоидными мембранами и тканями корневых, систем растений происходят сложные биохимические и физико-химические реакции, которые малоизвестны. В микрозонах корневых волосков растений благодаря биологическому поглощению и появлению разнообразных корневых выделений создаются иные условия, чем в среднем по горизонту. В процессе роста растения через корневые волоски выделяют как анионы, так и катионы. Из катионов наибольшее значение имеют аммоний и водород; в числе анионов растениями выделяются гидроксил-ион,, анионы угольной кислоты НСО3- и CO3-2, анионы органических кислот. Таким образом, корневой аппарат растений, вступая в контакт с поглощающим комплексом почв, в процессе жизнедеятельности выделяет катионы и анионы, способные вступать в обменные реакции с почвой.
Поглотительная способность у растений практически неограниченна. В измельченном виде мертвые растительные ткани обладают емкостью поглощения порядка 10—40, а в некоторых случаях и 80 мг-экв на 100 г. Однако надо иметь в виду, что вследствие непрерывного оттока продуктов, поглощаемых корневыми системами растений, перехода их в ткани, растений, в осадок или в комплексные соединения происходит непрерывное поглощение новых и новых порций обменных ионов из почвы.
Поглощенные обменные катионы почв — натрий, кальций, магний, калий — и анионы фосфорной, серной кислот, обмениваясь на катионы и анионы, выделяемые корневыми волосками, поступают в ткани растений. Схема возможного обмена корневых волосков растений и коллоиднодисперсных частиц приведена на рис. 76.
Экспериментальными исследованиями К.К. Гедройца, О.К. Кедрова-Зихмана, Д.А. Сабинина, Е.И. Ратнера и других доказана не только доступность всех поглощенных катионов растениям, но и большое значение поглощенных ионов в почвенном питании растений.
По исследованиям К.К. Гедройца и О.К. Кедрова-Зихмана, оптимальные условия почвенного питания, развития и плодоношения растений складываются в тех случаях, когда поглощенный кальций составляет более половины (50—60%) емкости, а остальные катионы представлены, меньшими величинами.
Вегетационные опыты Гедройца и Кедрова-Зихмана на образцах почв, насыщенных одним из катионов (Al, Fe, Mn, Ba, Mg, NH4, Na, К, Н), показали, что растения при этом полностью гибнут или крайне угнетены и дают ничтожный урожай. Исключение, составляли ионы Ca и Sr, насыщение почв которыми не сопровождалось катастрофическим ухудшением развития растений. Дополнительное внесение в вегетационные-сосуды углекислого кальция значительно улучшало развитие и продуктивность растений. Следовательно, кальций играет исключительную физиологическую роль в жизни растений. Отсутствие в почвах подвижных, доступных для растений соединений кальция приводит к ненормальному развитию растений и к их гибели.
Повышенное содержание в поглощенном состоянии таких катионов, как водород (до 30% от емкости поглощения), магний (до 40%), натрий (до 30—35%), также в резко выраженной форме угнетает сельскохозяйственные растения. Искусственное замещение этих катионов в поглощающем комплексе на кальций обязательно сопровождается значительным улучшением развития растений.
Таким образом, необходимо известкование кислых почв, насыщенных, водородом и алюминием, а также гипсование засоленных щелочных почв, содержащих в избыточном количестве поглощенные магний и натрий.
Ненормальное развитие культурных растений при одностороннем преобладании в поглощенном состоянии одного из катионов (кроме кальция) объясняется, по-видимому, рядом причин. В их числе необходимо назвать кальциевое голодание растений и недостаток микроэлементов. О значении микроэлементов можно судить по опытам Кедрова-Зихмана. доказавшего, что добавки микроэлементов в почвы, односторонне насыщенные теми или иными поглощенными катионами, существенно улучшают состояние и развитие растений. Ныне уже твердо установлена положительная роль таких микроэлементов, как Mn, Zn, Co, Ni, присутствие которых в поглощающем комплексе почв весьма полезно для растений.
Особенно выделяется отрицательным влиянием на питание растений избыточное содержание в почвах поглощенного натрия. Даже при оптимальных условиях увлажнения и физических свойств почвы (что всегда обеспечено в вегетационных опытах) содержание в черноземе 50% обменного натрия резко снижает развитие и урожай растений, а при 70% обменного натрия растения гибнут (табл. 86).

Поглотительная способность почв и питание растений

Исследования Е.И. Ратнера показали, что содержание натрия в поглощенном состоянии на уровне 40% емкости обмена и выше расстраивает нормальное поступление кальция и калия в ткани опытных растений. В почвах с избыточным содержанием обменного натрия доступность и поглощение растением обменного кальция и калия резко уменьшаются. Больше того, при содержании поглощенного натрия в почве в. количестве 50% и выше от емкости наступает ясно выраженное перемещение калия из тканей растений в почву, что, естественно, сопровождается крайним угнетением и гибелью сельскохозяйственных растений (рис. 86).
Подавляющее преобладание или дефицит тех или иных обменных ионов отзывается не только на плодородии почв и величине урожаев, но и на качестве продукции, на состоянии травоядных организмов (например, дефицит магния или фосфора и кальция у животных). Здесь сказывается также прямой антагонизм пар очень близких по свойствам ионов: K+ и Rb+; Ca+2 и Sr+2; Se-2 и SO4-2.
Поглотительная способность почв и питание растений

Способность растений использовать обменные ионы различна. Ионы, сорбированные по времени позже, всегда легче десорбируются и более доступны для растений, чем ионы, поглощенные раньше. Это надо учитывать при внесении удобрений и подкормок. Необменно закрепленные (фиксированные) в почвенных коллоидах ионы (железо, калий, фосфат-ион и др.) могут быть практически недоступными для растений. Однако изменения почвенной среды (pH, окислительно-восстановительного потенциала, количества углекислоты) могут менять степень закрепленности и доступности отдельных ионов.
Целесообразно поддерживать в почвах определенное физиологически оптимальное соотношение поглощенных катионов. Для большинства растений, возделываемых в России, необходимо, чтобы количество обменного кальция составляло 60—70% от емкости поглощения, обменного магния — 10—15% и калия — 3—5%. Желательно также наличие небольшого количества обменного водорода. Наиболее плодородные почвы Советского Союза — чернозем, пойменные луговые, лугово-дерновые — содержат в составе поглощенных катионов до 70—80% обменного кальция. Подзолистые кислые почвы северных областей, характеризующиеся пониженным плодородием, содержат до 40—50% поглощенного водорода. Малоплодородные и бесплодные солонцовые почвы и содовые солончаки, как известно, характеризуются избыточным содержанием поглощенного катиона натрия.
В содовых солончаках и в солонцах содержание обменного натрия достигает 50—60% от емкости поглощения. Плодородие этих почв даже при орошении весьма невелико.