Поиск

Состав почвенных растворов
28.10.2015

Состав почвенных растворов различных типов почв и горизонтов вполне закономерен. Он отражает историй и свойства почвы, а также сезонную динамику и хозяйственное использование. Концентрация и состав почвенных растворов закономерно изменяются в почвах различных природных зон. В подзолистых и дерново-подзолистых почвах севера России и в красноземных и желтоземных почвах влажных субтропиков Закавказья концентрация почвенных растворов наименьшая. Во влажные сезоны года концентрация почвенного раствора в этих почвах составляет 0,3—1 г/л; однако в сухие летние сезоны она достигает 2—4 г/л. При этом в составе растворенных соединений на одну часть минеральных компонентов приходится 5—15 частей органических веществ.
Соединения железа, кремния, алюминия, а также легкорастворимыё углекислые, сернокислые и хлористые соли в почвенных растворах дерново-подзолистых и красноземных почв представлены сотыми и тысячными долями грамма на литр. Реакция почвенных растворов подзолистых и красноземных почв часто бывает кислой.
В подзолистых почвах Московской области почвенные растворы характеризуются низкими концентрациями всех минеральных компонентов (сумма не более 1 г/л), особенно во втором полуметре почв, значительным содержанием органических веществ (0,1—0,5 г/л), достигающим максимума в лесной подстилке (3—4 г/л), кислой реакцией (pH 4—5,5), постоянным присутствием аммиака и подвижных форм кремнезема и железа. Органическое вещество почвенных растворов подзолистых почв в большой степени представлено фульвокислотами. Почвенный раствор лесной подстилки имеет повышенные концентрации кальция — до 7—15 мг-экв/л. Этим подстилка резко отличается от остальных горизонтов подзолистых почв, где концентрация кальция в почвенных растворах опускается до 0,3—1,5 мг-экв/л.
В окультуренных подзолистых почвах, по данным И.Н. Скрынниковой, почвенные растворы обладают слабокислой реакцией (pH 5,5—6,5), более высокой концентрацией кальция (до 18 мг-экв/л) и меньшим количеством растворенного органического вещества.
Ничтожной концентрацией отличаются почвенные растворы, циркулирующие в сфагновых болотных почвах. По данным А. В. Пичугина, концентрация почвенных растворов сфагновых болот Белоруссии составляет около 80—90 мг/л, а pH составляет 5. В числе минеральных веществ преобладают бикарбонаты и сульфаты щелочных земель, содержание соединений железа, кремнезема, хлор-иона составляет 5—10 мг/л каждого.
Почвенные растворы осушенных и освоенных торфяных болотных почв севера Русской равнины также характеризуются небольшими концентрациями минеральных веществ и значительными органических соединений. Они содержат от 3,5 до 8,4 мг-экв/л кальция (иногда до 20— 80 мг-экв/л), от 2—3 до 12,9 мг-экв/л магния, небольшие количества железа, калия и натрия, очень немного соединений фосфора. Иногда в них имеется заметное количество хлор-иона (30—60—80 мг-экв/л на участках, регулярно удобряемых .хлористыми калийными солями) и сульфат-иона (2—7—15 мг-экв/л). Часто констатируется аммоний и всегда присутствует небольшое количество нитратов — 2—5—9 мг-экв/л (особенно под пропашными культурами),
Было обнаружено, что в пахотных горизонтах осушенных торфяных почв концентрации почти всех компонентов значительно выше, чем в глубоких подпахотных горизонтах. В сухое время года, т. е. летом, наблюдалось интенсивное сезонное накопление растворимых солей, особенно хлоридов, а также подвижного органического вещества. Интересно отметить, что подобные почвы обладают нейтральной или даже слабощелочной реакцией (pH почвенного раствора 6—8). Весной, после снеготаяния, и после летних или осенних дождей концентрация большинства соединений в растворах уменьшается. И.Н. Скрынникова обнаружила также, что концентрация кальция, магния, калия, нитратов может значительно уменьшаться летом вследствие биологического поглощения (микроорганизмы, корни растущих растений). Главные источники минеральных соединений и азота в почвенных растворах торфяных почв — продукты минерализации торфа, грунтовые воды и вносимые удобрения.
В луговых и черноземных почвах степей Советского Союза концентрация почвенных растворов выше, чем в подзолистых и болотных почвах, и достигает 1—3 г/л. Однако в отличие от подзолистых и красноземных почв в составе почвенных растворов черноземов преобладают минеральные компоненты, главным образом бикарбонаты кальция, отчасти сульфаты кальция и нитраты. Реакция почвенных растворов чернозема нейтральная или слабощелочная.
Почвенные растворы солонцов, особенно содовых, имеют сильнощелочную реакцию, содержат тонкие суспензии и коллоиды минеральных и органических соединений, а также бикарбонаты щелочей, алюминаты и силикаты щелочей и растворенное органическое вещество.
Почвенные растворы незаселенных сероземов Средней Азии также имеют невысокую концентрацию — 0,5—1,5 г/л; в составе растворенных солей в них преобладают бикарбонаты щелочных земель, содержится некоторое количество сульфатов, хлоридов и нитратов.
Орошаемые незаселенные сероземы имеют более высокую концентрацию почвенного раствора, составляющую 2—7 г/л. Увеличение концентрации почвенных растворов в орошаемых сероземах происходит за счет сернокислых и хлористых солей, поступающих с поливными водами.
Слабозасоленные луговые орошаемые почвы Ферганской долины имеют уже значительно более высокую концентрацию почвенного раствора, порядка 10—20 г/л (в разное время года). В составе почвенных растворов преобладают сульфаты кальция, магния, натрия. Бикарбонаты щелочных земель, хлориды и нитраты занимают подчиненное место.
В солончаковых почвах и солончаках Закавказья и Средней Азии концентрация почвенных растворов достигает колоссальных величин, составляя в разное время года 250—350—420 г/л.
В составе почвенных растворов сильнозасоленных почв и солончаков преобладающая доля принадлежит хлоридам и сульфатам натрия и магния. Концентрация хлор-иона в этих случаях иногда достигает 100—160 г/л. Иногда отмечается необычайно высокая концентрация нитратов — до 20—30 г/л NO3. Концентрация почвенных растворов в почвах грунтового увлажнения, засоленных или незаселенных, в глубоких горизонтах уменьшается, приближаясь к концентрации грунтовых вод.
Почвенные растворы большинства почв насыщены соединениями железа, марганца, кремнезема, бикарбонатами кальция. Поэтому испарение или транспирация этих растворов сопровождается осаждением насыщающих соединений в твердую фазу почвы.
Концентрация подвижных соединений кремнезема в почвенных растворах значительно выше, чем в грунтовых водах (рис. 87).

Состав почвенных растворов

Оптимальны для сельскохозяйственных растений концентрации и состав почвенных растворов лесных буроземов, серых лесных почв, черноземов, луговых почв долин и незасоленных орошаемых почв. Наилучшее развитие большинства сельскохозяйственных растений происходит при концентрации почвенных растворов в течение вегетационного периода в пределах 3—6 и не выше 10—12 г/л. В этих случаях в составе почвенных растворов преобладают бикарбонаты и сульфаты кальция и в достаточной мере представлены элементы минерального питания растений. Снижение концентрации почвенных растворов до 2—1 г/л и меньше свидетельствует о недостатке элементов минерального питания растений. Увеличение концентрации почвенных растворов за пределы 10—12 г/л вызывает угнетение большинства сельскохозяйственных растений, а при концентрации 20—25 г/л и выше большинство сельскохозяйственных растений развивается ненормально или гибнет.
Отрицательное влияние концентрированных почвенных растворов на сельскохозяйственные растения обязано нескольким факторам: высокому осмотическому давлению, мешающему нормальному поступлению влаги и питательных веществ в корневые системы растений; отравляющему влиянию карбонатов, хлоридов, сульфатов и нитратов щелочей на ткани растений; нарушению нормального соотношения элементов минерального питания, необходимых для растений.
Известно, что с возрастанием концентрации почвенного раствора до 20—50 г/л и выше осмотическое давление возрастает до 15—25 атм. В солончаках осмотическое давление достигает 50—100 атм. Между тем сосущая сила большинства сельскохозяйственных растений не превышает 10—12 атм.