45. Почвенный раствор, его характеристика. Особенности химического состава почвенных растворов в почвах различных зон.

Почвенный раствор является средой, в которой осуществляется миграция и дифференциация химических элементов в процессе почвообразования. Он участвует в процессах преобразования минеральных и органических соединений, питания растений.

Состав и концентрация почвенного раствора зависят от характера почвы, материнской породы, растительности, времени года и т.д. и существенно изменяются по генетическим горизонтам одного и того же типа почв. В нем в виде ионов, молекул и коллоидов содержатся минеральные, органические и органоминеральные вещества. Кроме того, в почвенном растворе присутствуют растворенные газы: кислород, углекислый газ и др.

Основные анионы (, и ) поступают в почвенный раствор преимущественно в результате биологических процессов.

Концентрация ионов , Cl^–, , обусловлена растворением соответствующих минералов и разрушением растительных остатков. Почвенный раствор содержит постоянно значительные количества катионов Ca²⁺, Mg²⁺, Na⁺, , K⁺, H⁺, в некоторых почвах Al³⁺, Fe³⁺, Fe²⁺. Помимо минеральных соединений, в почвенном растворе всегда присутствуют водорастворимые органические соединения: фульвокислоты, аминокислоты, сахара, спирты и др.

Концентрация почвенного раствора обычно невелика и не превышает нескольких граммов вещества на литр. Исключение составляют засоленные почвы, где концентрация может достигать десятков и сотен граммов на литр.

Важнейшими свойствами раствора являются его реакция (кислая, нейтральная или щелочная) и величина осмотического давления. Осмотическое давление раствора определяется количеством частиц (ионов, молекул или коллоидных частиц), находящихся в единице объема раствора. Поэтому растворы, содержащие легкорастворимые соли, обладают высоким осмотическим давлением. В засоленных почвах оно в 3-4 раза выше, чем в незасоленных. Если осмотическое давление почвенного раствора равно или больше, чем давление клеточного сока растений, то прекращается поступление воды в растение и оно погибает от физиологической сухости.

В подзолистых и дерново-подзолистых почвах таежно-лесной зоны, сформировавшихся в условиях промывного водного режима, содержание минеральных компонентов в почвенном растворе, как правило, низкое и колеблется от нескольких десятков до 100-300 мг/л. В верхней части профиля почвенные растворы истощены органическим веществом, количество которого варьирует в пределах 100-700 мг/л, а в лесных подстилках достигает 3-4 г/л. Наряду с неспецифическими органическими соединениями в составе водорастворимого органического вещества заметную роль играют фульвокислоты. Почвенные растворы имеют кислую реакцию (рН 4-5), содержат мало щелочных и щелочно-земельных оснований (2-5 мг/л К⁺, 10-30 мг/л Са²⁺, 5-10 мг/л Мg²⁺), в них обязательно присутствуют кремний (10-20 мг/л SiO₂), железо (1-10 мг/л Fе₂Оз) и алюминий (5-25 мг/л А1₂0₃) в подвижных формах.

При окультуривании подзолистых и дерново-подзолистых почв в почвенных растворах снижается содержание органического вещества, существенно возрастает количество кальция, а реакция среды сдвигается в слабокислую область (рН 5,5-6,5).

В черноземах, где имеет место водный режим непромывного типа, концентрация почвенных растворов выше, чем в почвах таежно-лесной зоны, в среднем она составляет около 1 г/л. Почвенные растворы содержат незначительное количество ионов калия, натрия, хлора и органических соединений. Так, в целинных обыкновенных черноземах количество водорастворимого органического вещества в верхнем десятисантиметровом слое почвы составляет около 200 мг/л, на глубине 40-50 см – см 20-90 мг/л. Характерная особенность почвенных растворов черноземов – нейтральная или слабощелочная реакция и резкое доминирование среди минеральных компонентов гидрокарбоната кальция, на долю которого приходится более 60 % от суммы всех водорастворимых веществ. Благодаря, такому составу почвенные растворы имеют высокую буферность, обеспечивают стабильность ППК, насыщенного кальцием, необратимую коагуляцию почвенных коллоидов.

В сухостепной зоне в незасоленных темно-каштановых и каштановых почвах концентрация почвенных растворов возрастает до 1,5-3,0 г/л. Наряду с гидрокарбонатом кальция в их состав входят сульфаты кальция, магния и частично натрия.

В полупустынной и пустынной зонах формируются преимущественно засоленные почвы. Их почвенные растворы отличаются повышенной концентрацией (10-20 г/л).

Очень высокая концентрация почвенных растворов (200-400 г/л) отмечается в солончаках. В составе почвенных растворов сильнозасоленных почв и солончаков главную роль играют хлориды и сульфаты натрия и магния, причем содержание хлорид-иона доходит до 100-150 г/л.

Почвенные растворы солонцов, особенно содовых, имеют щелочную реакцию, причем их концентрация резко изменяется в пределах почвенного профиля. В верхней его части концентрация почвенных растворов находится на уровне 2-9 г/л, в средней части возрастает до 50-60 г/л, а в полугидроморфных солонцах нередко достигает 100-120 г/л. В составе почвенных растворов солонцов в основном доминируют хлориды и сульфаты натрия и магния. Наряду с этим они обогащены коллоидами и содержат карбонаты, гидрокарбонаты, алюминаты, силикаты натрия, растворенное органическое вещество и связанные с ним ионы железа и алюминия.

Большинство черноземов, серых и темно-серых лесных, каштановых и темно-каштановых почв имеют оптимальные для сельскохозяйственных культур химические показатели почвенных растворов. При низкой концентрации почвенных растворов (менее 1 г/л) для растений складываются неблагоприятные условия вследствие дефицита биофильных элементов.

Концентрация почвенного раствора более 5-6 г/л также негативно влияет на развитие сельскохозяйственных культур, поскольку в почве происходит аккумуляция легкорастворимых солей — гидрокарбонатов, хлоридов, сульфатов натрия и магния.