16. Антогонизм ионов и физиологическая уравновешенность раствора.

Для нормальной жизнедеятельности как растительных, так и животных орга­низмов в окружающей их среде должно быть определенное соотношение различ­ных катионов. Чистые растворы солей одного какого-либо катиона оказывают на организм, в том числе и на растительный, губительное влияние, т. е. явля­ются ядовитыми. Причем это влияние проявляется еще до того, как начинают обнаруживаться симптомы голодания растений относительно недостающих эле­ментов питания. При культивировании зародышей рыб в растворе хлористого натрия развиваются уродливые одноглазые особи. У морских ежей, помещен­ных в растворы хлористого натрия, наблюдается партеногенез. Все это проис­ходит несмотря на то, что NaCl взят в той же концентрации, как и в морской воде. Сходные результаты получены на корнях растений. Так, при помещении проростков пшеницы на чистые растворы КСl или СаСl₂ на корнях появлялись вздутия, в затем корни отмирали. Интересно, что в смешанных солевых раство­рах, содержащих два разных катиона, ядовитое действие не наблюдается.

Смягчающее влияние, оказываемое одним катионом на действие другого катио­на, называют антагонизмом ионов. Антагонизм ионов проявляется как между раз­ными ионами одной валентности (например, Na⁺ и К⁺), так и между ионами разной валентности (К⁺ и Са²⁺). При этом в последнем случае антагонистичес­кое влияние сказывается более резко. Так, для того чтобы устранить ядовитое влияние чистой соли КСl, надо прибавить NaCl 30%, а СаСl₂ всего 5%.

Растворы, которые характеризуются определенным соотношением катионов, благоприятным для роста и развития организмов, называют уравновешенными. К естественным уравновешенным растворам относят, например, морскую воду, плазму крови.

17. Почва как источник элементов питания.

Почва - это саморегулирующаяся поликомпонентная биокосная единая система, содержащая тесно взаимодействующие между собой твердую, жидкая и газовую фазы.

Газовая фаза – почвенный воздух – результат взаимодействия атмосферного воздуха и образующихся в почве газов. Состав его отличается от атмосферного повышенным содержанием диоксида углерода и несколько меньшим – кислорода. Он весьма динамичен в зависимости от интенсивности обмена с атмосферным воздухом, богатства почвы орган веществами, колебаний погодных условий и характера растительности. Объем почвенного воздуха находится в динамическом антагонистическом равновесии с жидкой фазой. В почве происходит постоянное потребление кислорода и выделение диоксида углерода в результате разложения органических веществ ее, дыхания корней растений, животных, насекомых, простейших и микроорганизмов, а также некоторых химических реакций. В результате газообмена надпочвенный воздух обогащается диоксидом углерода, что улучшает условия фотосинтеза и повышает продуктивность растений. Взаимодействие СО2 с жидкой фазой приводит к образованию угольной кислоты, кот диссоциирует на ионы Н⁺ и НСО^-₃ подкисляют фазу:

CO2 + H2O=Н⁺ + НСО^-_{3 –формула 17}

Повышение концентрации СО2 в почвенном растворе усиливает растворимость этого газа в воде, что еще более подкисляет жидкую фазу и способствует переходу в усвояемую для растений форму некоторых веществ твердой фазы (фосфаты, карбонаты, сульфаты кальция). Вместе с тем чрезмерная концентрация СО2 и недостаток О2 в почвенном растворе и жидкой фазе, наблюдающиеся при переувлажнении и переутомлении почв, ингибируют рост и развитие микроорганизмов и растений, тормозят дыхание, рост корней растений и усвоение ими питательных элементов, усиливают восстановительные процессы в жидкой и твердой фазах почвы.

Регулирование водно-воздушного режима конкретных почв соответствующими обработками в сочетании с рациональным применением удобрений и мелиорантов улучшает корневое и воздушное питание растений, повышает их продуктивность и качество получаемой продукции, способствует развитию почвенных микроорганизмов, насекомых и животных.

Жидкая фаза – почвенный раствор – образуется из воды, поступающей с осадками, из грунтовых и паводковых вод, при конденсации водяных паров и растворимых в почвенном растворе веществ твердой и газообразной фаз. Почвенный раствор в зависимости от состава и свойств конкретной почвы содержит катионы ( Са²⁺ , Mg²⁺, H⁺, Na⁺, K⁺, NH⁺₄) и анионы ( HCO3^-, OH^-, Cl^-, NO3^- и др.), водорастворимые органические соединения и растворимые СO2, О2, NH3 и др. Поступление ионов в почвенный раствор происходит из твердой и газовой фаз почвы, вносимых удобрений и мелиорантов, выделений флоры и фауны, атмосферных осадков и грунтовых вод, а извлечение – потреблением растениями, переходом в твердую и газовую фазы и в результате водной эрозии. Концентрация солей в почвенном растворе колеблется от тысячных до сотых долей процента в малоплодородных почвах до одного и более % в очень сильнозасоленных (солончаки), а в среднеплодородных почвах составляет около 500 мг/л.

Твердая фаза – состоит из минеральной (90-99,5) и органической (10-0.5) частей, представленными частицами и агрегатами. Минеральная часть - обломки и частицы первичных пород и минералов, вторичные минералы, оксиды, соли и др соединения, образовавшиеся в процессе выветривания и почвообразования. Органическая часть – разной степени разложения остатки растительных и животных организмов почвы и продукты их разложения и неосинтеза, среди которых всегда преобладает собственно гумус. Кислород, кремний, алюминий, и железо составляют почти 93% твердой фазы, углерод, калий и кальций – еще 4.6 % и лишь 2,5% приходится на все оставшиеся элементы, кот в подавляющем большинстве содержатся в минеральной части. Только некотор элементы (углерод, кислород, водород, фосфор и сера) содерж в минер и органич частях, а азот – почти целиком в органич части.