Химические свойства почвы

Эти свойства включают реакцию почвенного раствора, солевой режим, минералогический состав почв и др.

Почвенный раствор может иметь кислую, щелочную и нейтральную реакции. Эти реакции зависят от соотношения свободных ионов водорода Н гидроксильных ионов ОН. Кислая реакция среды обусловлена присутствием в ней в избытке свободных ионов водорода, а щелочная —избыт­ком ионов гидроксила. Концентрация водородных ионов в почвенных рас­творах условно выражается величиной рН. Для воды, отвечающей нейтральной реакции, рН=7,0. При значении рН<7 раствор будет кислый, при pH > 7 — щелочной.

Д. Н. Цыгановым (1983) предложено выделять следующие рН-морфы растений:

— гиперацидофилы — растут на очень сильно кислых почвах (pH=3,5);

— перацидофилы — на сильно кислых почвах (рН= 3,5—4,5);

— ацидофилы — на кислых почвах (рН = 4,5—5,5);

— субацидофилы — на слабокислых почвах (рН= 5,5—6,5);

— нейтрофилы — на нейтральных почвах (рН= 6,5—7,2);

— субалкалифилы — на слабощелочных почвах (рН= 7,2—8,0);

— алкалифилы — на щелочных почвах (рН > 8,0).

Каждый вид растений встречается только в пределах определенной амплитуды pH. Например, ель растет на слабокислых почвах и не выносит щелочных. Ее оптимум рН = 5,0—6,0 (в солевой вытяжке) или 5,2—6,1 (в водной вытяжке). Некоторые виды тополя (черный, белый, Болле и др.) предпочитают нейтральную и слабощелочную реакцию почвы и плохо растут или даже погибают на кислых почвах.

В свою очередь, растительный покров может заметно изменять реакцию почвы. Так, подстилка в хвойных лесах вызывает повышение кислот­ности почвы и ее рН может достигать 3,7—4,6. Подстилка лиственных ле­сов, наоборот, дает слабокислую или нейтральную реакцию (рН= 5,9— 6,5).

Солевой режим почв также оказывает значительное влияние на растения. В минеральном питании последних участвуют ионы разных солей. Большинство солей или адсорбировано коллоидами почвы, или представ­лено в виде твердых нерастворимых минералов и органических веществ. Значительно меньшая часть минеральных солей находится в почвенном растворе.

Каждый вид растений потребляет определенный набор катионов и анионов. В лесоводстве различают потребность и требовательность растений по отношению к тем или иным почвам и содержащимся в них минераль­ным веществам.

Потребность — это необходимое количество тех или иных химических элементов в единице сухого органического вещества конкретной поро­ды, а требовательность — это возможность произрастания той или иной древесной породы на какой-либо почве.

По потребности в питательных веществах древесные растения можно выстроить в следующий ряд (в порядке возрастания): сосны Веймутова, горная, обыкновенная, кедровая сибирская; лиственница сибирская; бере­зы повислая и пушистая; осина; пихты сибирская и кавказская; ели европейская и сибирская; ольха черная; бук; дуб черешчатый; орех грецкий; ка­штан съедобный; ясень обыкновенный; ильмы; акация белая (С. В. Белов, 1983).

В связи с разной потребностью и требовательностью растений по отношению к солевому режиму и минералогическому составу почв выделяют разные их группы.

Так, по отношению к содержанию кальция в почве различают кальцефилы, кальцефобы и факультативно-известковые. Кальций оказывает по­ложительное влияние на рост корней, входит в состав клеточных стенок, улучшает структуру почвы, снижает ее кислотность и предотвращает вымывание из почвы необходимых для растений химических элементов. Кальций вместе с другими катионами (калием, натрием и др.) относят к регуляторам внутренней среды организма — заряда протоплазматических структур. Содержание кальция в хвое сосны менее 0,26 % указывает на его нехватку.

Кальцефилы — это многие растения меловых местообитаний и известковых субстратов. К ним относят сосну крымскую, меловой экотип сосны обыкновенной, берест, акацию белую, а также фисташку настоящую, со­сну пицундскую, дуб пушистый, тис ягодный, самшит; из кустарников — сумах, терн, держи-дерево, скумпию, кизил, лавровишню. Хорошо растут на почвах, подстилаемых известняками, также бук лесной и дуб скальный.

Кальцефобы —это растения, избегающие извести. К этой группе относят все растения кислой среды (ацидофильные виды): рододендрон понтийский, вереск, подбел, багульник.

К факультативно-известковым относят растения, которые как бы безразличны к известковым почвам. Их можно встретить и на почвах, где со­держание извести достигает 32 %, и на почвах, вовсе лишенных извести. И там и здесь такие растения демонстрируют одинаково хорошую жизненность. Типичные представители: донник белый — Melilotus albus, отдель­ные формы акации белой.

Из других элементов почвы следует упомянуть: азот, фосфор, калий, серу, магний и др., характеристика действия которых приведена в работе А. С. Тихонова и И.М. Набатова (1995).

Как недостаток, так и избыток элементов отрицательно влияет на растения. Так, избыток калия на глауконитовых песках резко снижает устой­чивость растительных тканей к проникновению в них гифов грибов, раз­витию стволовых гнилей, серянки и других болезней.

При избытке азота образуется рыхлая древесина, а накопление нитратов на осушенных низовыхболотах может вызвать продолжительный рост деревьев, нарушение морфофизиологических ритмов и гибель отнизких температур.

Но наиболее распространены почвы (особенно в аридных регионах) с избытком солей натрия (NaCl, Na₂SO_4, NaHCO₃), а также слабо раство­римых хлоридов и сульфатов кальция и магния.

Засоленные почвы подразделяют на два типа: солонцы и солончаки. При развитии солонцов одновалентные металлы (Na, К) входят в почвен­ный поглощающий комплекс, в результате чего резко ухудшаются физиче­ские свойства почв (водопроницаемость, порозность и т. п.) и растения не могут развивать нормальную корневую систему.

В случае солончаков избыток солей находится в почвенном растворе, что отрицательно действует на осмотические процессы и затрудняет рост растений в целом.

Растения, произрастающие на солончаках или “мирящиеся” с некоторой засоленностью почв, называют галофитами. Галофиты обладают ря­дом признаков, характерных для ксерофитов, например повышенной кон­центрацией клеточного сока. Типичными галофитами из древесных и кус­тарниковых пород являются некоторые виды саксаула, тамарикс, солянка и селитрянка.