Агрофак

В биологически активных почвах образуется более или менее сложная смесь из свежего частично трансформированного органического вещества и вновь образовавшихся гумусовых соединений. Таким образом, каждый гумусовый горизонт включает следующие вещества в разных пропорциях:

1. Еще мало затронутые разложением остатки с сохранившейся структурой (волокнистой или клеточной).

2. Промежуточные продукты, например лигнин, освобожденный при исчезновении целлюлозы, которая быстрее подвергается разрушению.

Фактическая кислотность выражается с помощью pH—десятичного логарифма концентрации ионов Н+ в свободном состоянии в почвенном растворе. Напомним, что величины pH колеблются между 0 и 14, нейтральности соответствует pH = 7. Кислые почвы имеют pH = 5—6, очень кислые — ниже 5. Карбонатные или щелочные почвы характеризуются величинами pH выше 7, то есть они имеют щелочную реакцию.

Суммарная кислотность может быть измерена только титрованием. Она соответствует количеству металлических катионов, необходимых для насыщения поглощающего комплекса, то есть для замещения всех обменных ионов Н+. Суммарная кислотность не находится в прямой связи с pH. Если сравнить две почвы с pH = 5 — одну песчаную, а другую глинистую, с большим количеством гумуса, то выяснится, что для нейтрализации второй потребуется в 20 раз больше извести.

Мы уже говорили о том, что электроотрицательные коллоиды в почве — гумусовые вещества и глины — удерживают вокруг своих молекул шлейф катионов, сопровождающий молекулу при ее движении. Среди катионов могут быть как ионы Н+, так и металлические катионы — Са++, Mg++, К+, Na+, Другие положительные ионы (NH+, Mn++, Cu++, Zn++) также могут удерживаться молекулой, но в малых количествах; наконец, в кислых почвах находится А1+++. Все эти ионы называются обменными, то есть они могут участвовать в процессах обратимого обмена с ионами почвенного раствора. Между обменными ионами, удерживаемыми поглощающим комплексом, и ионами почвенного раствора устанавливается равновесие, причем оно не статическое, а кинетическое, что было выяснено с помощью меченых атомов. Обмен между ионами раствора и поглощенными происходит непрерывно, что, однако, не нарушает количественного равновесия в любой данный момент времени.

Нейтральные почвы содержат главным образом обменные основания, кислые почвы — Н+ и А1+++, которые при известковании замещаются Са++.

Механический (или гранулометрический) состав характеризует процентное содержание в почве элементов разной крупности при разрушенных агрегатах. Предполагается, что эти элементы имеют сферическую форму. На основе Международного соглашения почвоведов они классифицируются следующим образом.

Элементы мельче 2 мм называют мелкоземом. Он состоит из:

Дадим определения нескольким константам, позволяющим судить о поглощающем комплексе почв.

Общая емкость обмена (Т) — максимальное количество металлических катионов, которое почва может удержать.

Сумма обменных катионов (S) представляет собой общее количество реально удерживаемых почвой металлических катионов: Са++, Mg++, К+, Na+. Количество обменных ионов Н+ в поглощающем комплексе соответствует разности Т — S.

Степень насыщенности металлическими катионами (V) поглощающего комплекса выражается отношением

Корневое дыхание осуществляется главным образом за счет кислорода, циркулирующего в. крупных порах. При плохой структуре (низкой некапиллярной порозности) во влажный период может наступить насыщение почвы водой; тогда корни испытывают настоящую асфиксию.

Многие виды растений (тополь, ясень, тростник) могут дышать за счет растворенного в воде кислорода, если его достаточно. Обычно подобные случаи наблюдаются в холодных, постоянно обновляющихся водах (приречных грунтовых). Лишь очень немногочисленные виды могут существовать в постоянно застойных водах, нередко нагревающихся и теряющих свои запасы кислорода.

Ель, например, плохо переносит застойный режим; ее рост сразу замедляется, если содержание растворенного в воде кислорода падает ниже 21% по отношению к азоту. Ель может успешно расти и на почвах с близкой грунтовой водой за счет своей поверхностной корневой системы, однако в этом случае не используются минеральные ресурсы почвы.

В этой главе мы рассмотрим только коллоидальные и комплексообразующие свойства гумуса; его химическим и биологическим особенностям посвящена отдельная глава.

Гумусовые коллоиды электроотрицательны и гидрофильны: слой воды, окружающий молекулы, сильно затрудняет флокуляцию катионами. Одновалентные катионы К+, Na+ бессильны по отношению к гумусу; Са++ и Mg++ могут флокулировать его, но с большим трудом и за более длительное время по сравнению с глиной.

Большая часть гумусовых кислот легко растворяется в щелочной среде, отсюда и метод их выделения раствором соды с последующим титрованием перманганатом калия.