Свойства почвенного раствора

Концентрация и состав почвенного раствора.

Зависит от типа почв, климата, материнских пород, растительности и других факторов, в том числе антропогенного. Так, в почвах подзолистого типа концентрация почвенного раствора составляет от 0,1 до 1г/л, в его составе преобладают органические соединения, а также ионы железа, алюминия, водорода.

В черноземах почвенный раствор имеет оптимальную для растений концентрацию (1-3 г/л), в его составе преобладают ионы кальция, калия, аммония, нитрат-ион и другие.

В болотных почвах концентрация самая низкая – от 0,08 до 0,1г/л, а в его составе органические соединения, ионы железа, марганца и растворимые газы, в том числе метан.

В солончаках концентрация почв. раствора от 10-20г/л до 300-400, для сравнения: в Черном море – около 35 г/л.

Оптимальная для растений концентрация почв. раствора – 2-6 г/л.

Наличие в почвенном растворе таких анионов, как NO₃^-, H₂PO₄^-_, HPO₄² характеризует питательный режим почв. Концентрация нитратов в почвенном растворе непосредственно связана с содержанием органического вещества и условиями, необходимыми для протекания процессов нитрификации (условия аэрации и гидротермический режим). Фосфат-ионов в почвенном растворе очень мало (1-2мг/л) ,что объясняется энергичным их поглощением растениями, минеральными соединениями почвы и слабой растворимостью почвенных фосфатов. В засоленных почвах почвенный раствор содержит большое количество ионов SO₄^2-, Cl^-, Ca²⁺, Mg²⁺ и Na⁺_.

Свойства почвенного раствора

Главными свойствами почвенного раствора являются реакция, осмотическое давление, окислительно-восстановительный потенциал.

Осмотическое давление определяется концентрацией почвенного раствора и степенью диссоциации растворенных соединений. Если оно равно или выше осмотического давления клеточного сока растений, то поступление воды в растение прекращается и оно погибает (осм. давление клеточного сока культурных растений – 4атм.). Наибольшими значениями осмотического давления обладают засоленные почвы.

Примеры:

-в черноземах – 2,0-2,5 атм.;

-дерново-подзолистые почвы – 0,3-1,0 атм.;

- солончаки – 10-12 атм.

Реакция почвенного раствора является важным показателем свойств почвы и ее плодородия. Чаще всего она выражается величиной рН и показывает соотношение ионов Н⁺ и ОН^- в почвенном растворе. В почвах этот показатель находится в пределах 4-8 единиц рН и изменяется от кислой и слабокислой в подзолистых почвах таежной зоны до нейтральной в лесостепной и степной зонах (в черноземных и каштановых почвах) и слабощелочной и щелочной в почвах аридных областей. Низкие значения рН характерны для болотных верховых почв, болотно-подзолистых (4,0-4,5 ед.рН); для дерново-подзолистых – примерно 4,5-5,6; серых лесных – 5,5-6,5; черноземов – 6,5-7,5; солонцах – более 8,5 единиц рН.

Окислительно-восстановительный потенциал почв (ОВП).

Зависит от наличия в них окислительных и восстановительных систем: кислорода и металлов с переменной валентностью, измеряется в милливольтах. Величина ОВП в почвах колеблется в среднем от 200-300мв. до 700, оптимальные значения составляют 500-600мв. От окислительно-восстановительных условий зависят процессы гумусообразования, оглеения, нитрификации и денитрификации и многие другие. Главными факторами, определяющими, значения ОВП, являются: жизнедеятельность микроорганизмов, условия увлажнения и аэрации, поэтому для оптимизации ОВП необходимо регулировать, в первую очередь, водный режим почв агротехническими или мелиоративными приемами. Большое влияние оказывают органическое вещество и температура.

Для количественной оценки ОВ-состояния используются понятие окислительно-восстановительного потенциала (ОВП) как функции состояния окислительных и восстановительных форм химических элементов в почве. ОВП почвы устанавливают по разности потенциалов, возникающую между почвенным раствором и электродом из инертного металла (платины), помещенным в почву. Измеряется ОВП при помощи потенциометра. Выражают ОВП 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). При пористости аэрации 20% и более обеспечивается нормальный воздухообмен, скорость диффузии кислорода и ОВП не подвергается существенным изменениям. Снижение пористости аэрации до 10% и ниже резко нарушает поступление кислорода, что вызывает быстрое падение ОВ потенциала. При пористости 6% наступает интенсивное развитие анаэробных процессов.

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 наблюдается 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. 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. Развитие ОВ-процессов зависит также от содержания и форм соединений с переменной валентностью: железа (Fe²⁺ ↔ Fe³⁺ ), марганца (Mn²⁺ ↔ Mn⁴⁺ ), азота (N³⁺ ↔ N⁵⁺) и др.