И определяющие их факторы.

Почва может рассматриваться как сложная окислительно-восстановительная система. В ней протекает множество окислительно-восстановительных (ОВ) процессов, оказывающих существенное влияние на почвообразование и плодородие.

Реакции окисления и восстановления протекают одновременно. В них участвуют два или несколько веществ, одни из которых теряют электроны и окисляются (реакция окисления), другие приобретают электроны и восстанавливаются (реакция восстановления). Донор электронов называется восстановителем, а акцептор окислителем.

Часть протекающих в почве ОВ реакций имеет обратимый характер, большинство из них идет необратимо. Примером обратимых реакций могут служить реакции окисления и восстановления железа (Fe³⁺ ↔ Fe²⁺), марганца (Mn⁴⁺ ↔ Mn²⁺), азота (N⁵⁺ ↔ N³⁺); к необратимым реакциям относятся большинство реакций окисления органических веществ, некоторые реакции, связанные с превращением соединений азота и серы.

Соотношение в почве в конкретный период наблюдений окислительных и восстановительных процессов, сопровождающихся накоплением окисленных или восстановленных продуктов этих реакций, характеризует окислительно-восстановительное (ОВ) состояние почвы.

Для количественной оценки ОВ-состояния обычно пользуются понятием окислительно-восстановительного потенциала (ОВП) как функции состояния окислительных и восстановительных форм химических элементов в почве. ОВП почвы устанавливают как разность потенциалов, возникающую между почвенным раствором и электродом из инертного металла (платины), помещенным в почву. Измеряется ОВП при помощи потенциометра. В качестве электрода сравнения используют каломельный электрод. Выражается ОВП, как правило, в милливольтах. ОВП обозначают символом Eh (ОВП по отношению к водороду).

По величине Eh можно судить о преобладании в почве окислительных или восстановительных процессов, условиях обеспечения корней растений кислородом и т. д. Благоприятное ОВ-состояние почвенной среды характеризует величина Eh в пределах 450— 700 мВ. Показатели в 250—300 мВ и ниже свидетельствуют о заметном развитии восстановительных процессов и создании неблагоприятных для растений условий аэрации в почве. При глубоком анаэробиозе и господстве восстановительных процессов Eh может достигать отрицательных значений (—100 мВ).

Для сравнительной оценки ОВ-состояния почв с различной реакцией среды используется индекс аэробности (rH₂):

Величина гН₂ 27 характеризует рубеж перехода от окислительного состояния к восстановительному (и наоборот). При величине гН₂ > 27 в почве преобладают окислительные процессы, а показатель гН₂ < 27 свидетельствует о нарастании восстановительных условий. При интенсивном развитии восстановительных процессов гН₂ снижается до 20 и менее. Характеристика ОВ-состояния почвы по показателям гН₂ позволяет получить сравнительную его оценку для почв с разной величиной их реакции.

Поскольку большая часть ОВ реакций в почве имеют биохимическую природу, и основным окислителем является кислород, содержащийся в почве, то главными факторами, оказывающими влияние на ОВ процессы в ней, являются аэрация, влажность, органическое вещество и температура.

При пористости аэрации 20% и более обеспечивается нормальный воздухообмен, скорость диффузии кислорода и ОВП не подвергается существенным изменениям. Снижении пористости аэрации до 10% и ниже резко нарушает поступление кислорода, что вызывает быстрое падение ОВ потенциала. При пористости 6% наступает интенсивное развитие анаэробных процессов.

Аэрация почвы связана с влажностью. В соответствии с вышеизложенным резкое падение ОВП происходит при влажности близкой к полной влагоемкости (≥90% ПВ). Эта граница, однако, существенно изменяется в зависимости от различных свойств почв (содержание органического вещества, наличие несиликатных полуторных окислов железа и др.) и зависит также от содержания кислорода в поступающей в почву воды. Если поверхностные или грунтовые воды обогащены растворенным кислородом, то несмотря на высокую степень увлажнения, в почве могут устойчиво сохраняться окислительные условия. Такая картина наблюдается, в частности, в аллювиальных почвах в период весеннего разлива рек, когда талые воды содержат большое количество кислорода. В этой же связи по разному сказывается на ОВ почв влияние проточных грунтовых вод в долинах рек и застойных – в бессточных приозерных и особенно прибалочных понижений.

Проявление ОВ процессов в почвах прямо связано с наличием органического вещества как основного источника энергии для микроорганизмов. Наиболее быстро изменение ОВ состояния почв при избыточном увлажнении происходит в гумусовых горизонтах. При этом наибольшее влияние на интенсивность восстановительных процессов оказывает свежее органическое вещество, богатое белковым азотом и углеводами.

Этот процесс ускоряется с повышением температуры. С ней связаны интенсивность жизнедеятельности почвенных организмов, а следовательно, и расход (поглощение) кислорода почвенного воздуха, его мобилизация анаэробами из окисленных форм минеральных соединений почвы, активность различных химических реакций, влияющих на ОВ-процессы. В этом проявляется роль температуры. Поэтому, если избыточное увлажнение почвы наблюдается при температурах >10^оС, то можно ожидать быстрого возникновения восстановительных процессов и ухудшения условий роста растений. Переувлажнение в течение 5—7 дней при низких температурах почвы (1—5°С) не вызывает резкого изменения ее ОВ-состояния. Развитие ОВ-процессов зависит также от содержания и форм соединений с переменной валентностью.