Почва - источник питательных элементов и соединений

Химические и биохимические функции почв

Данная  группа включает следующие функции:

1) почва как источник питательных элементов и соединений;

2) депо влаги, элементов питания и энергии;

3) стимулятор и ингибитор биохимических и других процессов;

4) сорбция веществ и микроорганизмов

Почва - источник питательных элементов и соединений

Быть источником питательных элементов и соединений - это одна из наиболее важных функций почвы, для изучения которой проводились и проводятся многочисленные работы, в основном при агрохимических исследованиях.

Растениями поглощаются те питательные элементы почвы, которые находятся в растворенном или обменном состоянии в виде ионов. Так как подавляющая часть растений одновременно обитает в двух средах: в почве и нижнем слое атмосферы, то для них характерны два типа питания – почвенный и воздушный. Главный поставщик углерода и кислорода для растения - это атмосфера. Основным же источником остальных элементов является почва, хотя частично элементы зольного и азотного питания могут поступать и через листья: например аммиак и окислы серы – из воздуха, соли – из дождевой воды. Из почвы, помимо воды, растения получают различные минеральные вещества: азот (аммонийный и нитратный ионы), фосфор (моно- и дифосфаты), калий, кальций, магний, серу, железо, марганец, медь, молибден, бор, цинк и др.

Подавляющая часть растительных организмов предъявляет определенные требования к доступным для них пищевым ресурсам почвы. В результате в естественных экосистемах в ходе длительной эволюции произошла взаимная подгонка почв и поселяющихся на них фитоценозов, чтобы оптимизировать миграции веществ. Как правило, иная картина наблюдается при выращивании большей части сельскохозяйственных культур.

Отчуждение с урожаем большой доли биомассы, а также возделывание многих растений на почве, где они изначально не произрастали, ведет к тому, что пахотные земли при отсутствии специальных агротехнических приемов по поддержанию их плодородия перестают справляться со снабжением посевов необходимыми элементами.

Поэтому для эффективного использования сельскохозяйственных угодий необходимы:

а) постоянное регулирование почвенного плодородия и

б) оптимизация минерального питания.

I . Для этого следует в первую очередь поддерживать в почве достаточное количество всех основных элементов питания в доступных для усвоения формах.Однако во многих случаях это не соблюдается. Часто культурные растения, отличающиеся специфическими требованиями к почвенно-климатическим факторам, выращиваются на землях, которые по водному и пищевому режиму близки к неокультуренным целинным. При этом может наблюдаться явное несоответствие между доступным фондом элементов питания почвы и теми количествами, которые необходимы для полноценного развития растений. Например,  в почвах концентрация азота (растворимых, а не валовых количеств) почти в 500 раз ниже, чем в культурных растениях, фосфора и калия – приблизительно в 20 раз. В отношении других элементов наблюдается уже другая картина: концентрации магния и кальция в почвах ниже, чем в растениях, в среднем в 3-4 раза, а железа – выше в 6 раз.

Главная задача оптимизации питания растений - это значительное увеличение содержания дефицитных элементов в почвах – прежде всего азота, фосфора, калия. Кроме того, почвы нередко нуждаются в увеличении в них доступных форм кальция, магния, серы и ряда микроэлементов. В то же время возникает необходимость в снижении содержания подвижных форм тех элементов, которые обладают отрицательным действием в случае высокой концентрации (H, Cl, некоторые микроэлементы).

II. Не менее важным оказывается создание благоприятных условий поступления необходимых элементов в органы растений:

1) Наиболее легкое и полное усвоение растениями элементов питания происходит, когда их поглощение корнями идет непосредственно из свободных водных растворов, в которых они находятся в растворенном подвижном состоянии. Но в естественных условиях основная часть элементов, попавших в почвенный раствор из удобрений, как правило, адсорбируется на поверхности частиц мелкозема и становится менее подвижной и доступной. 

2) Осложняет поступление в растения ряда элементов значительное изменение рН почвы. Так, при сильном снижении кислотности в условиях опыта происходило заметное  уменьшение поглощения растениями марганца, кобальта и цинка, в меньшей мере - калия и магния (Ринькис, 1972). Однако, на поглощение растениями азота изменение кислотности субстрата существенно не влияло. С увеличением рН субстрата в растениях увеличивалось содержание кальция и молибдена.

3) Ряд элементов питания может связываться органическим веществом, что снижает их поступление в растения.

4) В опытах отмечено значительное понижение поглощения растениями фосфора, кальция, магния, меди, цинка, марганца, кобальта, молибдена, бора в случае увеличения содержания гидроокисей железа и алюминия в субстрате. Причем уменьшение происходило как при нейтральной и щелочной реакциях субстрата (рН 7,0-8,4), так и при среднекислой (рН 4,8-6,2).

5) На одно и то же воздействие разные компоненты почв и растения могут реагировать неодинаково. Так, подкисление среды, окружающей корни, приводит к увеличению поглощения в основном анионов и снижению доступности катионов, а подщелачивание может стимулировать поступление катионов и ограничивать поток анионов.

III. Важный фактор оптимального питания растений - благоприятное соотношение доступных элементов в почве. Установлена тесная взаимосвязь между концентрациями элементов в почве и их количествами, поступающими в растения. Яркий пример взаимодействия элементов при их поступлении в растения – снижение содержания молибдена в кормовых культурах, накапливающегося нередко в токсических для животных дозах, путем применения медных удобрений ( Gammon , Fiskel , Mourrindes , 1955).

 Взаимодействие элементов в процессе минерального питания, обусловленное как физико-химическими, так и биологическими явлениями, может идти по типу антагонизма или синергизма. Антагонизм имеет место, когда увеличение концентрации одного элемента тормозит поступление другого. Если же увеличение концентрации одного элемента способствует накоплению другого в растениях, такое явление называется синергизмом.

Между парами элементов, как в случае антагонизма, так и синергизма, могут существовать не только односторонние, но и двусторонние влияния. Поэтому можно предполагать, что они возникают практически между любой парой элементов и определяются в основном их концентрацией.

IV. Увеличение и совершенствование применений удобрений  – один из решающих факторов усиления функции почвенного питания растений и повышения урожайности сельскохозяйственных культур. При этом необходимо разрабатывать мероприятия, устраняющие или снижающие до допустимых пределов побочные нежелательные эффекты, возникающие при использовании некоторых химикатов.