5.2 Форми сполук хімічних елементів у ґрунтах і їх доступність рослинам.

Кисень. Входить до більшості первинних і вторинних мінералів ґрунтів, є одним з основних елементів органічних речовин і води.

Кремній. Найбільш поширена сполука кремнію в ґрунтах - кварц (SiО₂). Кремній входить також до складу силікатів. При їхній руйнації кремнезем переходить у розчин у формі аніонів орто- і метакремнійових кислот [ (SiО₄^4-) і (SiО₃^2-) ], силікатів натрію і калію, частково у формі золю. Одна частина розчиненого кремнезему вимивається з ґрунту, інша осаджується (при кислій реакції) у вигляді гелів (SiО₂ n Н₂O) - аморфних осадів, які, втрачаючи воду, можуть переходити в кварц вторинного походження .

Алюміній. Містяться в ґрунтах в складі первинних і вторинних мінералів у формі органо-мінеральних комплексів і в поглиненому стані (у кислих ґрунтах). При руйнації первинних і вторинних мінералів, що містять алюміній, звільняється його гідроокис, значна частина якого при вивітрюванні залишається на місці і лише частково переходить у розчин у вигляді золю. При слаболужній реакції гідроокис алюмінію цілком випадає у вигляді колоїдних осадів – гелів (Al₂O₃ · nН₂O), що переходять при кристалізації у вторинні мінерали - гібсит (Al₂O₃ · 3Н₂O), беміт (Al₂O · 3Н₂O). У кислому середовищі (pН<5) гідроокис алюмінію стає більш рухливим і алюміній з'являється в ґрунтовому розчині у вигляді іонів Al(OH)₂⁺, Al(OH)²⁺, що негативно позначається на рості рослин. Водорозчинний і колоїдний гідроокис, алюмінію взаємодіючи з органічними кислотами, утворює рухливі комплексні сполуки, у формі яких може переміщатися по профілю ґрунту.

Залізо. Необхідний для життя рослин елемент, без нього не утворюється хлорофіл. У ґрунтах воно зустрічається у вигляді первинних і вторинних мінералів - силікатів, у виді гідроокисів і окисів, простих солей, у поглиненому стані, а також у складі органо-мінеральних комплексів. У результаті вивітрювання мінералів, що містять залізо, звільняється його гідроокис - малорухома сполука, що випадає у формі аморфного гелю Fe₂O₃ · nН₂O, переходить при кристалізації в гетит Fe₂O₃ · nH₂O і гідро гетит Fe₂O₃ · 3Н₂O. Тільки в сильнокислому середовищі (pН<3) рухливість гідроокисів заліза збільшується й у ґрунтовому розчині з'являються іони заліза Fe³⁺ . У відновлювальних умовах окисне залізо переходить у закисне з утворенням розчинних сполук FeСО₃, Fe(HCO₃)₂, FeSO₄, доступних рослинам. Підвищена розчинність сполук заліза пригнічує рослини. На ґрунтах нейтральних і лужних із яскраво вираженими окисними процесами рослини можуть відчувати нестачу заліза, що проявляється як хлороз. Гідроокис заліза може утворювати з органічними кислотами рухливі форми комплексних сполук, здатних переміщатися по профілі ґрунту.

Азот. Входить до складу всіх білкових речовин, міститься в хлорофілі, нуклеїнових кислотах і ін. органічних речовинах живої клітини. Основна маса азоту ґрунтів зосереджена в органічній речовині. Кількість азоту перебуває в прямій залежності від вмісту в ґрунті органічної речовини, і насамперед гумусу. Накопичення азоту в ґрунті обумовлено біологічною акумуляцією його з атмосфери. У ґрунтоутворюючих породах азоту дуже мало. Азот доступний рослинам головним чином у формі амонію, нітратів, нітритів, що утворюються при розкладанні азотистих органічних речовин. Нітрити практично не містяться в ґрунтах. Амонійний і нітратний азот - основна форма азотистих сполук, якими живляться рослини. Іон NH₄ легко поглинається ґрунтом із частковим переходом у необмінний (фіксований) стан. Іон NO₃ перебуває переважно в ґрунтовому розчині і легко використовується рослинами. В вологих районах нітрати схильні до вимивання. Забезпеченість рослин азотом залежить від швидкості розкладання органічних речовин.

Фосфор. Входить до складу багатьох органічних сполук, без яких не можлива життєдіяльність організмів. Поглинаючись у великих кількостях рослинами, фосфор акумулюється у верхніх горизонтах ґрунту. Валовий вміст його в чорноземах складає 0,35% і більше. У ґрунтах фосфор міститься в органічних і мінеральних сполуках. Органічні сполуки представлені нуклеїновими кислотами, нуклеопротеїдами, фосфатидами, сахарофосфатами і ін., мінеральні - солями кальцію, магнію, заліза й алюмінію ортофосфорної кислоти. Фосфор у ґрунті входить до складу апатиту, фосфориту, вівіаніту, а також перебуває в поглиненому стані у вигляді фосфат-аніона. Апатит зустрічається в багатьох магматичних породах і складає 95% сполук фосфору в земній корі. У мінеральних сполуках ґрунтів фосфор представлений здебільшого малорухомими формами. Розчинність фосфатів кальцію, магнію, алюмінію і заліза тим вища, чим менша їх основність. У кислих ґрунтах фосфор здебільшого знаходиться у вигляді фосфатів заліза й алюмінію або зв'язаний із полутораокисами у вигляді адсорбційних сполук, здатних до часткового обміну їх фосфат - іонів. Серед фосфатів заліза й алюмінію в ґрунті найчастіше представлені варісцит AlРO₄ · 2H₂O і стренгіт FePO₄ · 2H₂O. Зазнаючи вивітрювання, вони поступово трансформуються в більш основні і найбільш стійкі форми, наприклад аугеліт Al₃(OH)₃PO₄; вавеліт Al₃(OH)₃(PO₄)₂ · 5H₂O. У слабокислих, нейтральних і слаболужних ґрунтах переважають фосфати кальцію. Фосфати є основним джерелом фосфору для рослин. Фосфор органічних сполук засвоюється після їх мінералізації. Найбільш сприятлива реакція середовища для засвоєння рослинами фосфат-іонів слабокисла (pH 6 - 6,5).

Сірка. Входить до білкових речовин, ефірних олій. Потреба рослин у ній невелика, менша, ніж у фосфорі. Біологічна акумуляція сірки у верхніх шарах ґрунту залежить від умови ґрунтоутворення, валовий вміст SO₃ у верхніх шарах ґрунтів коливається в широких межах - від 0,01 до 2% і більше. Сірка перебуває в ґрунті у вигляді сульфатів, сульфідів і в складі органічних сполук. При розкладанні органічної речовини, при окислюванні сульфатів утворюються сульфати. Сульфати калію, натрію, магнію й ін. добре розчинні у воді, слабко поглинаються у формі SO₄^2- - і можуть накопичуватися в них тільки в умовах вологого клімату. Звичайно в ґрунтах міститься достатня кількість сульфатів для задоволення потреб рослин у сірці.

Калій. Здійснює важливі фізіологічні функції в організмах. Споживається рослинами у великих кількостях. Валовий вміст калію (К₂О) у ґрунтах відносно високий. У ґрунтах важкого механічного складу він складає 2% і більше, значно менше калію в легких ґрунтах. Основна частина калію в ґрунті входить до складу кристалічних ґраток первинних і вторинних мінералів у малодоступній для рослин формі. Деякі з цих мінералів, такі як біотит і мусковіт, віддають калій досить легко і можуть служити джерелом мобілізації доступного калію. Калій міститься в ґрунті також у поглиненому стані (обмінний і необмінний) і у формі простих солей. У цій формі він легкодоступний для рослин, але частина його незначна. Основним джерелом калію для рослин є обмінний калій. Його доступність тим більша, чим вища насиченість ним ґрунтів. Необмінний (фіксований) калій важкодоступний. Між обмінним і необмінним калієм у ґрунті існує певна рівновага. При споживанні обмінного калію його запаси поповнюються за рахунок необмінного.

Кальцій і магній. Необхідні елементи живлення рослин. Їм належить важлива фізіологічна роль. Магній входить до складу хлорофілу. Кальцій має велике значення в створенні сприятливих для рослин фізичних, фізико - хімічних і біологічних властивостей ґрунту. У ґрунті кальцій і магній знаходяться в кристалічних ґратках мінералів, в обміннопоглиненому стані й у формі простих солей (хлоридів, нітратів, карбонатів, сульфатів, фосфатів). Кальцій серед поглинених катіонів займає в більшості ґрунтів перше місце, магній - друге. Іон кальцію і магнію переважають у ґрунтовому розчині. CaCO₃, MgCO₃, як малорозчинні сполуки, широко поширені в ґрунтах і служать найважливішим джерелом кальцію і магнію. При взаємодії з вуглекислим газом, розчиненим у воді, карбонати переходять у більш розчинні бікарбонати:

CaCO₃ + CO₂ + H₂O → Ca(HCO₃)₂

MgCO₃ + CO₂ + H₂O → Mg(HCO₃)₂

Рослини звичайно не відчувають нестачі кальцію і магнію.