Депо влаги, элементов питания и энергии

Сущность этой функции состоит в том, что почва имеет резерв названных компонентов, который используется организмом при израсходовании наиболее легкодоступных запасов. Почвенное депо образуют соединения, законсервированные в аморфных, кристаллических формах и коагулированных гумусовых кислотах, подвижные соединения и влага, находящиеся в глубоких горизонтах и др.

Наличие депо обеспечивает существование организмов несмотря на периодически возникающие перерывы в поступлении в почву влаги, растительного опада и удобрений.

В случае, когда почвенное депо невелико, в снабжении организмов часто наступают перебои. На таких почвах могут существовать в основном виды, приспособленные к резким колебания гидротермического и пищевого режимов. Примером почв со слаборазвитым депо являются таёжные почвы, сформировавшиеся на кварцевых песках, на которых произрастает неприхотливая сосна обыкновенная.

При наличии достаточно мощного депо можно выращивать и собирать на почвах высокие урожаи, не внося при этом значительного количества удобрений. Например Ротамстедская опытная станция (Англия): 100 лет не вносили не органических ни минеральных удобрений но при этом урожайность составила 25% от урожаев европейских стран. Урожай корнеплодов на той же станции составил 10% от нормального.

Ясное дело, что только за счёт почвенных резервов не возможно бесконечно получать высокие урожаи. И вышеприведённый пример показывает это вполне наглядно. Однако как в естественных экосистемах так и в агроценозах почвенное депо выполняет роль буфера помогающего устранять перебои в питании растений в случае экстремальных или критических значений того или иного внешнего фактора. Слаборазвитое почвенное депо либо его полное отсутствие приведут к высокой степени уязвимости экосистем и невозможности ею быстро восстанавливаться после экстремальной жары, наводнения, пожара и других стихий.

В агроценозах, при отсутствии в почвах достаточного пищевого запаса, культуры полностью зависят от насыщенности ППК элементами питания, который для получения стабильных урожаев должен регулярно пополняться внесением удобрений, поскольку некоторые катионы (например К) могут полностью удаляться с одним большим урожаем. Роль пищевого депо, проявляется также и в механизме перевода потенциально доступных элементов питания в легкоусвояемую форму. От эффективности действия данного механизма напрямую зависит плодородие почв. Например органически связанный азот в почве не представляет для растений никакой ценности, пока этот азот не будет переведён в минеральную ионную форму.

Стимулятор и ингибитор ряда биохимических процессов

Данная функция почвы обусловлена тем, что в неё поступают разнообразные продукты метаболизма растений, микробов, животных которые могут стимулировать или угнетать жизнедеятельность живых организмов.

В настоящее время накоплен значительный материал по взаимному влиянию живых организмов посредством поступающих в почвенную и воздушную часть биогеоценоза метаболитов. В качестве примера можно привести почвоутомление, когда почвы снижают свою продуктивность несмотря на достаточное количество в них элементов питания и благоприятные климатические условия. Обычно это происходит при возделывании монокультуры. Причиной почвоутомления могут выступать специфические патогенные микроорганизмы, паразитирующие на определённых видах растений. В ряде случаев оно связано с увеличением засорённости посевов сорняками и ухудшением водно-воздушного режима почвы.

Нередко отмечается угнетение растений под действием корневых выделений. Угнетение одного вида другим неоднократно наблюдалось у лесных насаждений (рис. 11). Выделение определённых растений могут влиять на развитие других растительных организмов не только отрицательно, но и положительно. Так, при исследовании взаимоотношений древесных пород установлено положительное влияние на дуб выделений липы мелколистной и клёна остролистного. Отмечено также положительное биохимическое взаимовлияние сосны и лиственницы (таблица 20).

Часто наблюдается и безразличное отношение растений как к собственным, так и к чужим корневым выделениям: конопля, картофель, пшеница, ячмень, кукуруза не проявляют признаков самоотравления (Иванов, 1973). Индифферентны к выделениям друг друга дуб и ель.

Примером влияния метаболитов на пищевой режим почвы может служить усвоение элементов питания из нерастворимых органических веществ под действием внеклеточных ферментов растений и микроорганизмов. Кроме того, корни растений выделяют органические кислоты (яблочную, щавелевую, янтарную и др.), с помощью которых происходит растворение и усвоение ряда минеральных соединений из почвы (Колесниченко, 1976, Остроумов, 1986).

Давно известно под воздействием выделений живых организмов может изменяться рН почвенных растворов. Например, общеизвестен подкисляющий эффект корневых систем хвойных растений.

В зоне распространения корней сосны концентрация водородных ионов на 0,2-0,4 (иногда на 0,5-0,8) выше чем за её пределами (Ковда, 1973).

Активаторно-ингибиторная функция зависит не только от характера метаболитов живых организмов, поступающих в почву, но и от динамики других её компонентов. Большое значение имеет изменчивость влажности почвы, существенно влияющей на динамику метаболитов, поступающих в неё. Установлено, что обмен корневыми выделениями происходит в широком диапазоне почвенной влажности от 25 % до 90 % полной влагоёмкости. Однако наиболее интенсивный обмен корневыми выделениями, и как следствие, их наибольшее участие в биохимических реакциях наблюдаются при влажности 70%.

Физико-химические функции

Сорбция тонкодисперсного вещества, поступающего из атмосферы, с боковым и грунтовым водным потоком и растительным опадом

Основной механизм данной функции почв – адсорбция коллоидами почвы газов, жидкостей, особенно воды, молекул и ионов веществ, поступающих в почву различными путями. Имеет место также механическое задержание в порах части суспензий и эмульсий и химическое поглощение их почвой при образовании нерастворимых соединений. Выделяют и биопоглотительную способность – удержание элементов м/о, корневыми системами и почвообитающими животными, но это поглощение не есть почвенная функция.

Наибольший интерес представляет адсорбция, размах которой обусловлен огромной активной поверхностью мелкозёма. ПС почв в наибольшей степени зависящая от дисперсности материала, заметно возрастает при утяжелении механического состава почвы. Она существенно зависит и от вещественного состава почвенных коллоидов – от соотношения органического и минерального компонентов и природы глинистых материалов.

ПС почв (основы учения - Гедройц) играет значительную роль в жизни почв и биогеоценозов. Положительный эффект – удержание почвой в состоянии обменного поглощения элементов питания, поступающих в неё и высвобождающихся в ходе выветривания минералов ПОП. Существование организмов в ландшафтах гумидного климата во многих случаях будет крайне затруднено, если питательные соединения немедленно удалятся из почвы выпадающими осадками.

Благодаря сорбционной функции возможна жизнь не только на богатых, но и на бедных по составу почвах («жирный тук» Ломоносов). Так сосновые леса произрастающие на бедных кварцевых песках обеспечиваются большим количеством соединений, поступающих с атмосферными осадками и пылью, которые удерживаются ПРП.

Во многом благодаря сорбционной функции оказывается возможным почти круговой характер естественных биохимических циклов элементов в экосистемах Земли (95-98 % повторяющихся ненарушенных циклов, Ковда В.А. 1975-85).

Сорбционная функция оказывает существенное влияние на снабжение растений элементами питания в культурных агроценозах.

Положительным проявлением сорбционной функции является удержание элементов питания, вмытых в нижние горизонты. Ветселер (62) установил, что нитраты, вымытые из верхних горизонтов, задерживались в нижних вплоть до глубины 3 м. Максимальная концентрация отмечалась на глубине 75-120 см. Этот азот мог быть извлечён неглубоко укоренивающимися культурами, но использовался растениями с глубоко проникающими корнями.

Сорбционная функция почв может давать и отрицательные эффекты: во многих почвенных разностях происходит связывание элементов в малодоступные формы, что начительно снижает эффективность удобрений. Почвы могут также переводить значительное количество воды в труднодоступное состояние (мёртвый запас влаги). Особенно значительные её запасы бывают на почвах тяжёлого гран-состава.

Среди конкретных способов оптимизации ППК следует назвать известкование кислых почв, содержащих повышенное количество обменного водорода и алюминия, гипсование солонцовых почв, обогащение почв гумусом путём внесения навоза, зелёных удобрений, травосеяния, внесения глины, сапропелевого ила, торфа, повышенных доз навоза в песчаные почвы.

Наиболее плодородные почвы страны – чернозёмы, пойменные луговые и лугово-дерновые – характеризуются благоприятным составом ППК с содержанием обменного кальция до 70-80 %.

При рассмотрении ПП способности следует обратить внимание на то, что проявление сорбционной функции вызывает ряд нежелательных явлений в случае загрязнения ландшафтов промышленными отходами, сточными водами и ядохимикатами. Попавшие в почву вредные соединения и элементы часто удерживаются ею долгие годы.

Городские отбросы и сточные воды, применяемые для удобрения, оказывают неблагоприятные влияния на качество урожая и затрудняют их использование в сельском хозяйстве, несмотря на богатство элементами.

Следует отметить возросшее значение соединений, попадающих в почву из атмосферы. Ежегодно в атмосферу земливыбрасывается 5-10 на 10 в восьмой тонн кислот (Ковда, 79), которые выпадают с дождями, а из за задержки в почве происходит выщелачивание Ca, Mg, K, увеличивается общая кислотность, мобилизуются Al, Fe, Mn, мобилизуется P, повышается токсичность Hg, Pb и Cu.

В случае радиоактивных выпадений из атмосферы часть их задерживается на растениях, часть попадает в почву. Интенсивность поступления радионуклидов в растения из почвы обычно меньше, чем при непосредственном загрязнении воздушным путём, что связано с их закреплением мелкозёмом. Однако роль почвенного источника радионуклидов может возрастать при многократном их поступлении на поверхность почвы. В этом случае загрязнение с/х продукции будет пропорционально общему количеству радионуклидов, попавших в почву за все предшествующие годы.

Из конкретных свойст почв существенное влияние на скорость выноса из неё техногенных радионуклидов оказывают их механический состав и рН. С утяжелением состава и уменьшением кислотности радионуклиды удерживаются почвой более продолжительный срок.