2.11.2. Почвенный раствор, его состав и свойства

Находящаяся в почве влага представляет собой сложный рас­твор, состав и концентрация которого зависят от многих факторов.

Эта влага получила название почвенного раствора. Он служит основным источником обеспечения растений не только водой, но и элементами минерального питания.

Минеральные соединения в почвенном растворе представлены преимущественно катионами Nа⁺, К⁺, Н⁺, NН₄⁺, Са²⁺, Мg²⁺, Fе²⁺, Fе³⁺ и А1³⁺ и анионами НС0₃^-, СО₃^2-, NО₃^-, Н₂РО₄^-, РО₄^3-, НРО₄^2-, С1^- и SО₄^2-. К органическим веществам почвенного рас­твора относятся гумусовые кислоты и их соли, органические кислоты, аминокислоты, сахара и спирты.

Состав веществ в почвенном растворе обусловливает его ос­мотическое давление, которое быстро возрастает с повышением концентрации растворенных соединений. Осмотическое давление почвенного раствора у различных почв неодинаково и колеблется от 1—3 до 10—20 атм. Нормальное потребление растениями влаги и питательных веществ происходит только при условии, когда осмотическое давление почвенного раствора ниже осмотического давления клеточного сока корневой системы возделываемых куль­тур. У большинства культурных растений осмотическое давление клеточного сока находится в пределах 1—3 атм, а у некоторых до­стигает 5—8 атм. Если осмотическое давление почвенного раствора выше, чем в клеточном соке, то поступление воды и элементов пи­тания в растение прекращается.

В зависимости от концентрации почвенного раствора почвы под­разделяют на незасоленные и засоленные. Если концентрация поч­венного раствора не превышает нескольких граммов на 1 л при со­держании легкорастворимых солей менее 0,25 %, такие почвы от­носят к незасоленным.

В засоленных почвах концентрация почвенного раствора может достигать нескольких десятков граммов на 1 л и более. Из ми­неральных соединений в таких почвах преобладают хлориды и сульфаты Nа, Са, Мg, а также соли Ма₂СО₃ и МаНСО₃. Выращивание на этих почвах растений без предварительного проведения специальных мелиоративных ме­роприятий нежелательно.

Важное свойство почвенного раствора - его реакция. Она за­висит от содержания в растворе свободных ионов водорода (Н⁺) и гидроксила (ОН^-). В свою очередь концентрация этих ионов зависит от содержания в растворе органических и минеральных кислот, оснований, кислых и основных солей, а также от степени диссоциации этих соединений.

Реакцию почвенного раствора принято характеризовать вели­чиной рН, представляющей отрицательный логарифм концентра­ции водородных ионов. Если рН = 7, то реакция почвенного рас­твора нейтральная. Величина рН<7 означает кислотность рас­твора, а рН>7 — щелочность.

Реакция почвенного раствора, характеризующая активную кис­лотность или щелочность, является важным свойством почвы, влияющим на развитие растений и микроорганизмов.

Реакция раствора в различных почвах изменяется от сильнокис­лой (верховые болота, подзолистые почвы) до сильнощелочной (содовые солонцы). Многие почвы (черноземы, каштановые и и.) характеризуются реакцией, близкой к нейтральной.

Нормальное развитие растений и микроорганизмов зависит от устойчивости реакции почвенного раствора, отсутствия резких колебаний в сторону кислотности или щелочности.

Способность почвы или ее раствора противостоять изменению реакции называется буферностью. В разных почвах она неодина­кова. Буферность раствора по сравнению с буферностью почвы обычно невелика, что указывает на большую роль твердой фазы.

Буферность почвенного раствора обусловлена наличием в нем буферных систем, представляющих собой смесь слабых кислот и их солей. Большое значение во многих почвах имеет система Н₂СО₃ + Са(НСО₃)₂. Буферные свойства этой и подобных систем проявляются в том, что слабые кислоты обладают очень низкой степенью диссоциации молекул, тогда как их соли сильно диссо­циированы. Если в такую буферную систему поступает сильная кислота, например НС1, то введенные в раствор в большом коли­честве свободные водородные ионы, взаимодействуя с анионом НСО₃, связываются в слабодиссоциированную угольную кислоту, и подкисления не происходит или оно незначительно.

Буферное действие оказывают и фосфаты почвенного раствора, если они находятся в нескольких степенях замещения (монофос­фат и дифосфат). В сильнокислых почвах буферность проявляют органические кислоты и их кальциевые или аммонийные соли.

Буферность твердой фазы почвы определяется ее коллоидной частью и составом обменных оснований. При появлении в поч­венном растворе кислот или щелочей они нейтрализуются в ре­зультате обменных реакций с почвенными коллоидами по схеме:

Стр. 178

Количество кислоты или щелочи, которое способна нейтрализо­вать та или иная почва, зависит от емкости поглощения, т. е. от количества и качества коллоидов. Чем больше емкость поглощения, тем сильнее буферность почвы. Поскольку емкость поглощения зависит от механического состава и гумусности, то наибольшей буферностью обладают почвы тяжелые, высокогумусные, а наи­меньшей - песчаные и малогумусные. Почвы, не насыщенные ос­нованиями (подзолистые, красноземы), будут буферить в сторону щелочности, но сравнительно легко подкисляться. Почвы, насы­щенные основаниями, буферят в сторону кислотности, но легче подщелачиваются. Это очень важно учитывать при разработке систем удобрения, применяя для кислых почв физиологически ще­лочные удобрения, а для нейтральных и щелочных почв - физио­логически кислые.