Какие вещества содержатся в почвенном растворе

 25.06.2014

Почвенный раствор представляет собой очень динамическую и наиболее активную часть почвы. В нем происходят различные химические и биологические процессы. Состав почвенного раствора является важным фактором в питании, росте и размножении организмов. Он же определяет в значительной мере общую продуктивность почвы. Г.Н. Высоцкий сравнивал почвенный раствор с кровью животных организмов.
В почвенном растворе находятся молекулярно- и коллоидно-растворимые вещества минерального, органического и органо-минерального состава. Из минеральных соединений в почвенном растворе обнаруживаются аммиачные соли, нитриты, нитраты, бикарбонаты, карбонаты, хлориды, сульфаты, фосфаты в виде солей кальция, магния, натрия, калия; соединения железа, марганца, алюминия, кремния, микроэлементы: цинк, медь, кобальт, ванадий, бор, молибден, радий и др.
Количество этих соединений в почвенном растворе колеблется в зависимости от особенностей почвы и климатических условий, а также от степени растворимости вещества. Данные растворимости отдельных минеральных солей, находящихся в почве, приведены в табл. 8. Из нее видно, что растворимость солей колеблется в широких пределах. Она повышается с поднятием температуры, причем кривая повышения растворимости у разных солей различная.

На растворимость солей большое влияние оказывает также наличие в растворе газов. Например, углекислота повышает растворимость карбоната кальция, превращая его в бикарбонат, а растворимость последнего во много раз выше растворимости карбоната. Хлористый натрий в растворе повышает растворимость гипса, а сернокислый натрий, наоборот, понижает.
Концентрация солей в почвенном растворе меняется при изменении влажности. При высыхании почвы концентрация солей в растворе повышается, происходит их кристаллизация и выпадение в осадок. В первую очередь выпадают карбонаты щелочноземельных металлов, затем гипса и далее легко растворимые соединения.
С увлажнением почвы концентрация раствора понижается, большинство солей снова растворяется и переходит из осадка в раствор.
Находятся также в почвенном растворе и газы, поглощенные из атмосферы и образующиеся в почве. Особенно велико количество углекислого газа и кислорода. Растворимость их меняется в зависимости от барометрического давления, температуры и некоторых других факторов. Чем выше температуру, тем меньше растворимость газов. Растворимость газов прямо пропорциональна парциальному давлению газа. Так как в почве газов больше и давление их выше, то и концентрация их в почвенном растворе выше, чем в воде на открытом воздухе. Наличие электролитов в почвенном растворе понижает растворимость газов.
Коллоидных веществ в почвенных растворах содержится, по данным Гедройца, от 5 до 20 % от сухого веса остатка раствора. Большая часть их относится к органическим соединениям. В коллоидном состоянии могут быть в почвенном растворе кремнекислота, гидроокиси железа и алюминия.
Из органических веществ в почвенный раствор попадают все растворимые соединения, которые образуются и выделяются растениями, животными и микроорганизмами, а также многие вещества, синтезируемые непосредственно в почве, вне организмов свободными неклеточными ферментами. В почвенном растворе находятся перегнойные вещества, гуминовые кислоты и их соли, различные кислоты, спирты, эфиры, аминокислоты, антибиотические вещества и токсины.
Почвенный раствор является питательной средой для всего населения почвы и особенно для микроорганизмов. Во всех случаях, где среда благоприятна по своему составу и где нет тормозящих факторов, количество этих существ всегда обильно. Чем больше питательных веществ в растворе, тем интенсивней развитие и жизнедеятельность микроорганизмов в почве. Почвы плодородные, хорошо удобренные, с большим количеством перегноя имеют почвенный раствор более питательный для микроорганизмов. Почвы мало плодородные, не гумусированные, содержат раствор слабой питательности, микробы в нем развиваются слабо.
Мы сопоставляли питательность почвенных растворов четырех образцов почв. Один был взят с огородного, хорошо удобряемого участка, другой с неудобренных полей дерново-подзолистой зоны (Моск. обл., Чашниково); последние два — из чернозема Молдавии и серозема Узбекистана. Почвенные растворы получались из увлажненной почвы (60% от полной влагоемкости) под большим давлением (около 100 атм.) при помощи пресса. Полученный раствор в одной серии опытов стерилизовался в автоклаве при 1100 40 мин.; во второй — фильтровался через бактериальные фильтры (Зейца), третья порция оставалась нестерильной. Все три порции почвенного раствора заражались заранее отобранными шестью видами бактерий, предварительно проверенных как тесты.
Результаты приведены в табл. 9.

Как видно из этих данных, почвы огородные и особенно черноземные более питательны для бактерий, чем почвы полевые малогумусированные. Сероземы значительно выше по питательности, чем дерново-подзолистые, полевые почвы.
Автоклавирование улучшает питательные качества почвы. По-видимому, это происходит за счет гидролиза некоторых органических веществ, при котором образуются доступные для усвоения соединения. При фильтровании почвенного раствора часть веществ адсорбируется фильтром, что ведет к некоторому уменьшению количества элементов питания.
He все виды бактерий реагируют одинаково на питательные вещества почвенного раствора. Например, бактерия № 1 наиболее обильно развивается в почвенном растворе огородной почвы подзолистой зоны, а бактерия № 5 — в растворе чернозема. Культура бактерий № 23 предпочтительнее развивается на растворе сероземной почвы. Клубеньковые бактерии люцерны хорошо развиваются в растворе чернозема и серозема и почти не развиваются в растворе полевой почвы подзола.
Реакция почвенного раствора имеет большое значение для жизни в почве, а равно и для многих физико-химических и биохимических процессов. Слишком кислый или слишком щелочной раствор мало пригоден или вовсе не пригоден для роста и развития организмов.
Реакция почвенного раствора обусловлена растворимыми в нем солями. Кислотность почвы вызывается в одних случаях водородными ионами, находящимися в почвенном растворе, в других — поглощенными ионами. Первая носит название активной, вторая — потенциальной кислотности. Кроме того, выделяют еще общую или титровальную кислотность или щелочность, которая устанавливается обычным титрованием.

Кислую реакцию имеют подзолистые почвы, болотные, серо-лесные; щелочную или нейтральную — сероземы; сильно щелочную — солонцы.
На реакцию почвенного сока оказывает влияние присутствие углекислоты, органических кислот, карбонатов и других веществ. Наличие карбонатных и особенно бикарбонатных солей натрия, кальция придает раствору щелочную реакцию.
Окислительно-восстановительный потенциал почвенного раствора. Большое значение в биологических процессах приписывается концентрации водородных ионов почвенного раствора. Окислительно-восстановительное напряжение раствора определяет направление и характер химических и биохимических реакций, растворимость биологически важных компонентов среды, а равно и продуктов метаболизма микробов. Состояние диссоциированных ионов воды (Н и ОН) оказывает большое влияние на растворимость различных минеральных солей — кремнекислоты, полуторных окислов железа, алюминия и др. Закисное железо (Fe+ +) растворяется в слабо кислом растворе при рН = 4—6 и осаждается при рН = 7. Окисное железо (Fe+ + +) растворяется в сильно кислом растворе при pH ниже 3, а при рН = 3 выпадает в осадок. То же происходит с марганцем и некоторыми другими элементами.
В поверхностном слое почвы, куда проникает кислород в достаточном количестве, окислительные процессы протекают энергично. Здесь активно протекает и жизнедеятельность микробов-аэробов. По мере углубления содержание кислорода в почвенном растворе уменьшается. Раствор теряет свои окислительные свойства на так называемой окислительно-восстановительной границе. Ниже этой границы протекают восстановительные процессы. Глубина залегания окислительно-восстановительной границы в разных почвах различна. Она меняется в одной и той же почве в зависимости от влажности, температуры и других внешних факторов. Границу эту следует понимать условно. Опыты показывают, что в самых верхних горизонтах могут протекать окислительные и восстановительные процессы, могут развиваться аэробы и анаэробы. С другой стороны, и в глубоких слоях наряду с восстановительными процессами протекают и окислительные. Однако последние будут значительно слабее, чем первые.
В.Р. Вильямс полагает, что аэробы верхних горизонтов развиваются в порах между агрегатами; здесь протекают окислительные процессы. Внутри агрегатов преимущественно развиваются анаэробы с восстановительной функцией. Анаэробные процессы могут быть обусловлены обильным развитием аэробов. Последние поглощают кислород и создают в замкнутой системе условия анаэробиоза.
Буферность почвенного раствора. Буферность, или способность раствора сопротивляться изменению активной реакции при подкислении или подщелачивании, является одним из его характерных свойств. Она обусловлена составом почвенных коллоидов, емкостью их поглощения. Чем выше емкость поглощения коллоидных частиц, тем выше буферность раствора. Буферность почвы зависит также и от твердых частиц самой почвы, их поглотительной способности. Почва обладает очень большой буферностью. В ней нейтрализуются и инактивируются весьма различные химически активные вещества — кислоты, токсины, антибиотики, витамины и прочие соединения микробного и другого происхождения.

• Жидкая фаза почв
• Порозность почв
• Структура почвы
• Почва как среда обитания микроорганизмов
• Фаги
• Спиралевидные бактерии – семейство Spirillaceae
• Бактерии с полярными жгутиками
• Палочковидные бактерии – семейство Bacteriaceae
• Бактерии
• Лучистые грибки