Клебанович Н.В. (сост.) Почвоведение и земельные ресурсы

Подождите немного. Документ загружается.

Функцию перевода свободного азота в связанный выполняют бактерии.

Известны аммонифицирующие, нитрифицирующие, денитрифицирующие, азот-

фиксирующие и другие бактерии. Аммонифицирующие бактерии способны раз-

лагать сложные органические соединения с образованием аммиака. Распад азоти-

стых органических веществ почвы до аммиака называется аммонификацией. Под

воздействием протеолитических ферментов, выделяемых различными группами

микроорганизмов, белковые вещества гидролизуются до аминокислот. Последние

легко усваиваются микроорганизмами и под действием ферментов микробных

клеток подвергаются процессам дезаминирования и дезамидирования. В резуль-

тате от амино- и амидосоединений отщепляется аммиак и образуются различные

органические кислоты.

Например:

COOH + O

= HCOOH + CO

+ NH

глицин муравьиная кислота аммиак

COOH + Н

О = CH

OH + CO

+ NH

метиловый спирт

COOH + Н

= CH

COOH + NH

уксусная кислота

В результате аммонификации получаются органические кислоты, спирты,

углекислота и аммиак. Органические кислоты и спирты разлагаются дальше до

органических соединений. Выделяющийся аммиак образует соли с соответст-

вующими органическими и минеральными кислотами, которые получаются при

минерализации органического вещества почвы:

2NH

+ H

= (NH

)

+ HNO

= NH

Аммоний поглощается почвенными коллоидами:

Ca NH4

(ППК) + (NH

)

= (ППК)NH

+ CaCO

Ca Ca

Аммиак образуется во всех почвах при разной реакции среды, в присутст-

вии и отсутствии воздуха, но в анаэробных условиях при сильнокислой и щелоч-

ной реакции аммонификация замедляется.

В аэробных условиях соли аммония окисляются до нитратов. Окисление

аммиака до нитратов называется нитрификацией. Нитрификация может идти по

следующему уравнению:

2NH

+ 3O

= 2HNO

+ H

O (первая фаза)

2HNO

= 2HNO

(вторая фаза)

Образовавшаяся в почве азотная кислота нейтрализуется бикарбонатом

кальция или магния, а также поглощенными основаниями почвы:

2HNO

+ Са(CO

)

= Н

Са

2HNO

+ (ППК) = Са(NO

)

Са

Интенсивность минерализации органического вещества в различных поч-

вах неодинакова. В дерново-подзолистых почвах она протекает значительно

сильнее, чем в черноземах. При кислой реакции, плохой аэрации, избыточной

влажности и низкой температуре процессы минерализации протекают слабо и ос-

танавливаются на стадии образования аммиака. На скорость окисления аммиака

до нитратов влияет также обработка почвы, ее известкование и удобрение.

Некоторые бактерии в анаэробных условиях вызывают процесс денитри-

фикации – восстановление нитратного азота до газообразного азота. Для этих

бактерий окисление является источником энергии. Денитрификация сопряжена с

потерей азота, что является крайне нежелательным для почв, используемых в

сельскохозяйственном производстве.

Восстановление нитратов до нитритов происходит при участии фермента

нитратредуктазы, а дальнейшее восстановление нитритов – нитритредуктазы по

следующей формуле:

+ 4NO

= 6CO

+ 6Н

O + 2NO

В почве происходит также процесс вымывания нитратов из почвы осадка-

ми и дренажными водами. Это связано с тем, что нитраты находятся преимущест-

венно в почвенном растворе. Он имеет высокую подвижность и легко передвига-

ется в почве. Нитратный азот (NO

) не образует в почве каких-либо малораство-

римых солей и не поглощается отрицательно заряженными почвенными коллои-

дами.

Содержание и формы азота в почвах оказывают большое влияние на рост и

развитие растений. При недостатке азота их рост ухудшается. При нормальном

азотном питании растений повышается синтез белковых веществ, усиливается

жизнедеятельность организмов, ускоряется рост и задерживается старение листь-

ев. Избыток азота задерживает созревание растений, способствуют образованию

большой вегетационной массы, уменьшает количество зерна, клубней, корнепло-

дов.

Азот – один из основных элементов, необходимых для питания растений.

Он входит в простые и сложные белки, которые являются главной составной ча-

стью протоплазмы растительной клетки, в состав нуклеиновых кислот, содержит-

ся в хролофилле, фосфатидах, алколоидах, витаминах, ферментах и других орга-

нических веществах клеток.

Фосфор (Р). Фосфор относится к числу распространенных элементов в

земной коре - 8×10

-2

весовых процента. Основная масса фосфора находится в

природных фосфатах (170 видов), а также в породах с фосфорсодержащими ми-

нералами (амблигонит, вивианит, монацит, пироморфит и т.д.).

Минеральные формы фосфора в почвах преобладают над органическими.

Минеральные соединения представлены трудно растворимыми фосфатами – со-

лями кальция, железа и алюминия. При этом в нейтральных и щелочных почвах

преобладают фосфаты кальция, в кислых – фосфаты полуторных окислов. Более

высокой растворимостью характеризуются кальциевые соли фосфорной кислоты.

Соли алюминия и железа растворимы хуже, особенно при переходе из средних в

основные:

FePO

→ Fe

(OH)

AlPO

→ Al

(OH)

Этот переход усиливается с подкислением почвы. Большая часть мине-

рального фосфора не доступна растениям, поэтому потребность растений в нем

удовлетворяется не полностью.

Входящие в почвы глинистые минералы адсорбируют фосфат-ионы силь-

нее всего в кислой среде. При этом монтмориллонитовая группа глинистых мине-

ралов резко превосходит каолинитовую группу. Так как глинистые минералы

способны поглощать и обменивать ионионы фосфорной кислоты в значительном

количестве, то и сама почва должна обладать этим свойством.

Фосфор органических соединений составляет в пахотном слое чернозема и

дерново-подзолистых почв около половины всего содержащегося в почве фосфо-

ра. В органической форме фосфор находится в основном в гумусе. Наибольшая

часть органических фосфатов представлена фитатами (соли фитиновой кислоты).

В кислых почвах преобладают фитаты железа и алюминия, в нейтральных – фита-

ты кальция. На фосфор нуклеиновых кислот приходится не более 5%. В неболь-

ших количествах встречаются фосфаты, сахарофосфаты и другие органические

соединения.

При распаде гумуса под влиянием микроорганизмов высвобождаются ми-

неральные соли фосфорной кислоты в доступном растениям виде. Однако они не

накапливаются в больших количествах в водорастворимом состоянии, так как

связываются почвой химически, физико-химически и биологически.

В живых организмах фосфор входит в состав кислот и органических со-

единений, участвует в углеводном, жировом, азотном обмене растений, входит в

состав скелета позвоночных, играет роль в нервной и других тканях.

Калий (К). Калий принадлежит к одному из наиболее распространенных в

земной коре элементов. Среднее содержание в земной коре – 2,14%. В почвах со-

держание калия составляет 1,36 весового процента. Содержание калия в почвах

выше, чем фосфора и азота, вместе взятых. Калием богаты почвы, образующиеся

на кислых и осадочных породах, а также почвы засушливых областей, где калий

аккумулируется в солончаках. Больше калия в тяжелых почвах, так как он входит

в состав минералов, образующих преимущественно глинистые частицы. В глини-

стых и суглинистых почвах общее количество К

О достигает 2-3%, в песчаных,

супесчаных и торфяных почвах значительно меньше. В почвах калий находится в

разных состояниях: водорастворимом, обменном и необменном, что определяет

обеспеченность им растений.

В почве калий находится в различных по доступности растениям соедине-

ниях, которые можно разбить на пять групп:

1. Калий, находящийся в алюмосиликатах (ортоклазе (полевом шпате) –

, мусковите – H

KAl

, биотите – (H,K)

(Mg,Fe)

(Al,Fe)

(SiO

)

глауконите – (K

O·4R

·10SiO

·nH

O) и т.д.).

Отроклаз занимает видное место в составе почвы, однако калий, входящий

в его состав, растениями не усваивается. В мусковите, биотите и нефелине калий

более доступен растениям. Вступая в реакции обменного поглощения с солями

почвенного раствора, а также с кислотами, выделяемыми корнями растений, часть

калия переходит в растворимое состояние.

2. Калий, адсорбционно-связанный на поверхности почвенных коллоидов.

Его содержание колеблется от 0,09 до 1,5 мг-экв., на 100 г почвы. От валового со-

держания калия в почве эта форма составляет только 0,8-3%. Тем не менее об-

менный калий играет важную роль в питании растений. Это обусловлено сравни-

тельно легким переходом некоторой части адсорбированного почвенными кол-

лоидами калия в раствор при обмене на другие катионы. Из раствора К поглоща-

ется деятельной поверхностью корневых волосков в обмен на Н. Однако растения

не могут усваивать весь запас обменного калия.

3. Водорастворимый калий. Составляет 1/5 – 1/10 количества обменного

калия. Появление водорастворимого калия в почве является следствием ряда про-

цессов: 1) гидролиза калийных минералов; 2) разрушение минералов корневыми

выделениями растений; 3) действие на эти минералы азотной кислоты и других

кислых продуктов жизнедеятельности организмов; 4) вытеснение обменного ка-

лия солями, попадающими в почву с удобрениями и продуктами корневых выде-

лений растений.

4. Калий, входящий в состав плазмы микроорганизмов. Этот калий стано-

вится доступным для растений только после отмирания микроорганизмов. Общее

содержание калия в отдельных фракциях почв возрастает с увеличением дисперс-

ности частиц. Наиболее досупным является калий илистой фракции, в которой он

содержится преимущественно в обменном состоянии.

5. Калий, закрепленный в необменном состоянии. Это явление называется

фиксацией, когда в почве, наряду с постоянным переходом калия из труднорас-

творимой в водорастворимую и обменную формы, происходит его закрепление в

необменном состоянии. Тонкодисперсные фракции почв, обладающие большей

поглотительной способностью, сильнее закрепляют калий. Из наиболее распро-

страненных в почве групп глинистых минералов, монтмориллонитовая и гидро-

слюдная группы заметно фиксируют калий, так как им свойственна внутрикри-

сталлическая адсорбция катионов, а каолинитовая не обладает подобным свойст-

вом.

На закрепление калия в необменной форме оказывает влияние реакция поч-

вы и содержание в нем органического вещества. Перегнойные органические со-

единения и подщелачивание почвы увеличивает переход калия в необменную

форму, разрушение гумуса и искусственное подкисление почвы до рН 4,5-5,5

снижает закрепление почвой калия.

Количество закрепляемого калия неодинаково для различных почв: черно-

земы обладают большей способностью к необменному поглощению калия, чем

дерново-подзолистые почвы.

Между обменным и необменным калием в почве существует некоторое рав-

новесие, которое устанавливается очень медленно. Растения поглощают элемента

больше, чем убывает содержание в почве обменного калия. Пополнение запасов

обменного калия, смещаемого под влиянием растений, объясняется постоянным

восстановлением равновесия между обеими формами калия в почве. Корни расте-

ний выделяют ионы водорода, которые вытесняют другие катионы (и среди них

калий) из минералов почвы. Растения усваиваю и некоторое количество необмен-

ного калия, и происходит его постепенный переход в почве из необменного со-

стояния в обменное. Такой переход возможен благодаря ряду процессов: 1) при

обработке почвы по мере дробления кристаллов глинистых минералов, в резуль-

тате чего высвобождаются ионы калия, занимавшие места во внутренних плоско-

стях кристаллических решеток; 2) в процессе химического выветривания минера-

лов группы слюды, которые при переходе их в минералы группы монтмориллони-

та высвобождают калий. Силикатные бактерии также несколько улучшают режим

калия в почве, разрушая алюмосиликаты.

По абсолютному содержанию в почве кальций и магний входят во вторую

группу элементов, содержание которых изменяется в почве от десятых долей до

нескольких процентов. Обычно их содержания достаточно для удовлетворения

потребностей растений, и эти элементы, особенно кальций, не считаются удобри-

тельными. Среднее содержание кальция в литосфере – 3,6 %, магния – 2,1 %, од-

нако в дерново-подзолистых почвах их содержание в 3–9 и 2–7 раз меньше. Эти

элементы входят в состав очень большого количества горных пород. Большая их

часть находится в виде труднорастворимых соединений, но при почвообразова-

тельных процессах они переходят в более растворимые формы, которые могут

быть потреблены растениями в процессе роста.

Кальций и магний обычно встречаются в почве и растениях в виде двухва-

лентного катиона. Наиболее доступными для растений являются обменно-

поглощенные почвенными коллоидами ионы этих элементов. Так, на дерново-

подзолистой суглинистой почве содержание обменного кальция в пахотном слое

составляло 800–1000 мг/кг почвы, или 20–30 % от валового (0,53 % от веса поч-

вы), магния – 150–300 мг/кг почвы, или 5–10 % от валового (0,48 %), на дерново-

подзолистой связносупесчаной почве: кальция – 500–900 мг/кг почвы, или 20–30

% от валового (0,32 %), магния – 100–300 мг/кг почвы, или 6–16 % от валового

(0,30 %).

При окультуривании дерново-подзолистых почв доля подвижных форм Са и

Мg от валовых обычно растет. Оптимальное соотношение подвижных магния и

кальция – 0,4–0,8, поэтому систематическое внесение извести только в форме Са-

СО

может нанести и вред. Возможен и относительный избыток обменного маг-

ния. По различным данным вредный порог – более 40 % обменного магния или

водорода от ЕКО, либо когда количество обменного магния сравнивается с коли-

чеством кальция. Недостаток магния обычно бывает при эквивалентном соотно-

шении Са/Мg менее 6.

Обменный кальций находится в равновесии с кальцием, находящимся в поч-

венном растворе, хотя последнего обычно бывает в 20-100 раз меньше. Обычно в

некислых почвах кальций занимает 75–85 % общей емкости катионного обмена,

что определяется предпочтительной адсорбцией иона кальция по сравнению с

другими ионами благодаря сравнительному малому его гидратированному радиу-

су относительно к его двойному положительному заряду. Обменный кальций

удерживается почвой сильнее, чем магний (в 2–4 раз) или калий (в 4–6 раз), и в

силу незначительной потребности растений в кальции его можно считать микро-

элементом. Часто считают, что нет необходимости контролировать содержание

кальция, его достаточно в почве.

Магний в химическом отношении сходен с кальций-ионом, но поведение его

существенно отличается. В негидратированном виде ион магния достаточно мал,

чтобы входить в кристаллическую решетку ряда минералов, тогда как для кальция

нужны большие пространства. Магнийсодержащие минералы сильно выветрива-

ются, что ведет к истощению их запасов в почвах. Магний доступен растениям не

только из глинистых фракций, но и из пылеватых, даже межслоевой магний мо-

жет использоваться растениями. Обычно 12–18 % обменных позиций в почве за-

нято магнием, и его достаточно для нормального питания растений, но для дерно-

во-подзолистых почв часто отмечается возможность его недостатка. Избыток

магния наблюдается, когда им занято 40 % и более. В дерново-подзолистых поч-

вах критическое содержание обменного (в КС1) магния оценивается в 70–80 мг/кг

почвы.

В дерново-подзолистых почвах Беларуси валовое содержание кальция в па-

хотном слое составляет 0,4–1,0 %, магния – 0,3–0,8 %, что существенно меньше

их кларков. Как никакие другие катионы в условиях гумидного климата, ионы

этих элементов вымываются и уносятся через гидрографическую сеть. В естест-

венных почвах за тысячелетия процесс обеднения двухвалентными катионами

достиг большого размаха, следствием чего является повышенная генетическая ки-

слотность почти всех почв Беларуси. До начала интенсивного известкования на

более чем 90 % всех пахотных почв республики недостаток кальция и магния в

обменной форме являлся фактором, существенно лимитирующим урожаи куль-

турных растений. Обогащение почв кальцием и магнием при известковании по-

зволило на большинстве площадей существенно поднять плодородие земель,

средневзвешенное содержание CaO и MgO достигло 1063 и 184 мг/кг.

Благодаря известкованию доломитовой мукой за последние 25 лет содержание

магния как на пашне, так и на улучшенных кормовых угодьях удвоилось, что

практически сняло проблему внесения магнийсодержащих удобрений.

Кальций и магний являются важными элементами и как составные части

культурных растений. Поглощение обменных оснований корнями растений яв-

ляется основным источником питания растений кальцием и магнием, а также ос-

новным источником подкисления вследствие обмена на водород, выделяемый

корнями, поскольку кальций и магний поглощаются растениями почти исключи-

тельно в обменной форме.

Кальций – структурный элемент клеточных оболочек, и поэтому он жизненно

необходим для образования новых клеток. Этот элемент настолько прочно связан

со старыми клетками, что при дефиците не может быть удален из них для образо-

вания новых клеток. Основная его роль – в поддержании в растениях баланса пи-

тательных веществ, для целостности плазмалеммы, причем Са поглощают только

молодые части растений, он не реутилизируется. Недостаток кальция сдерживает

рост всех частей растения, что может привести и к усилению недостаточности

других элементов из-за слабо развитой корневой системы.

Таблица 15. Распределение почв сельскохозяйственных угодий Беларуси по

обеспеченности обменным кальцием и магнием

(8-й тур агрохимических исследований 1994–1998 гг.), %

Группы обеспеченности СаО, мг/кг

Области

Обсле-

довано,

тыс. га

менее

400

400–

800

800–

1200

1200–

1600

1600–

2000

более

2000

Средне-

взвешенное

содержа-

ние, мг/кг

Обменный кальций

Пашня 3017,2 2,0 26,8 41,0 17,4 5,0 7,8 1063

Сенокосы и

пастбища

1268,6 1,6 11,0 17,9 13,9 9,9 45,7 1510

Обменный магний

Пашня

3284,1 2,6 7,0 27,6 52,1 7,0 3,7 184

Сенокосы и

пастбища

1481,1 3,1 4,5 15,5 46,4 20,0 10,5 216

Растениям жизненно необходим магний для образования хлорофилла, где он

фактически является единственным металлом и в этом смысле уникален. Много

магния в семенах растений. Магний часто обгоняет кальций по содержанию в

растениях, он легко переносится из одной части растения в другую, и осветление

зеленой окраски листьев, особенно нижних, может быть свидетельством недос-

татка магния. Магний составляет 2,7 % молекулы хлорофилла и является носите-

лем фосфатов. Если его вносить, то растения потребляют больше фосфора. С азо-

том же магний является антагонистом, его недостаток обычно бывает лишь на

почвах с малым ППК.

Обычно считается, что 15–30 % усвояемого растениями магния идет на хлоро-

филл. Магний увеличивает синтез белка и содержание крахмала в картофеле.

Магний является антагонистом и по отношению к калию. Зоотехнически допус-

тимым пределом отношения К/Са+Mg считается 2,2, а содержания магния – 0,2

%, поэтому необходима осторожность в использовании К-удобрений из-за потен-

циального недостатка магния.

Магний активизирует физиологические процессы в растениях, повышает ус-

тойчивость к засухе, увеличивает содержание белкового азота. Недостаток магния

в первую очередь сказывается на урожае семян и корней. Хорошее обеспечение

магнием ускоряет образование углеводов, усиливает восстановительные процессы

– усиливается накопление эфирных масел, жиров и других восстановленных со-

единений.

Количество кальция, используемого растениями, резко колеблется в зависимо-

сти от культуры и органа растений, может составлять 0,02 % в зерне кукурузы и

1,5 % в сене люцерны. Содержание магния менее динамично, обычно 0,1–0,4 %. В

почвах Беларуси за последние 10 лет с одного гектара с урожаем озимой ржи вы-

носилось в среднем 9,0 кг СаО и 6,9 кг MgО, ячменя – 10,8 и 6,9, картофеля – 24,9

и 12,7, сахарной свеклы – 39,4 и 28,2, сенокосных трав – 22,6 и 9,8 кг соответст-

венно.

Железо (Fe). Один из главных компонентов литосферы, составляет около

5% ее массы. В земной коре входит в состав около 300 минералов. Поведение же-

леза в окружающей среде имеет сложный характер и определяется его способно-

стью легко изменять валентность в зависимости от физико-химических условий

среды, а также тесно связано с геохимическими циклами кислорода, серы, угле-

рода.

Окисленные и щелочные условия среды способствуют осаждению железа,

кислые и восстановительные – растворению его соединений. Свободное железо

фиксируется в виде оксидов и гидроксидов, замещает магний и алюминий в дру-

гих минералах, образует комплексы с органическими лигандами. Количество же-

леза в почвах определяется составом материнских пород и характером почвенных

процессов. Содержание элемента в почвах изменяется от 0,5 до 5%. Оксиды и

гидроксиды железа определяют цвет многих почв.

В почвах железо присутствует в виде оксидов и гидроксидов, находящихся

в виде различных кристаллических, скрытокристаллических или аморфных мине-

ралов, в хелатной форме – в почвах, богатых органическим веществом. Преобра-

зованию соединений железа способствует органическое вещество, а также мик-

роорганизмы.

В растворении почвенного железа участвуют многие реакции, в частности,

гидролиз и процессы комплексообразования. Подвижность железа в почвах во

многом определяется растворимостью аморфных водных оксидов Fe

и Fe

. Ко-

личество растворимого железа составляет незначительную часть его общего со-

держания в почве. Растворимые неорганические формы включают: Fe

, Fe(ОН)

Fe(ОН)

, Fe

, Fe(ОН)

. В богатых кислородом почвах доля Fe

в об-

щем количестве растворимого неорганического железа невелика. Исключение со-

ставляют почвы с высоким рН. Катионы Fe

в кислых анаэробных почвах могут

достигать токсичных для растений уровней. В нейтральных и слабощелочных

почвах подвижность железа резко падает. Поэтому в щелочных хорошо аэрируе-

мых почвах низкие концентрации растворимого железа не могут удовлетворить

потребности растений в этом металле.

В условиях заболоченных почв происходит восстановление железа Fe

до

. Этот процесс тесно связан с метаболической деятельностью бактерий и при-

водит к высокой концентрации железа в некоторых затопляемых почвах. При

этом его подвижность увеличивается.

Соединения железа активно влияют на поведение некоторых элементов

питания, в том числе микроэлементов. В то же время тяжелые металлы также ока-

зывают влияние на биодоступность железа.

Для почвенного железа характерно сильное сродство к подвижным орга-

ническим комплексам и хелатам, которые ответственны за миграцию железа в

почвенных горизонтах и его выщелачивание из почвенных профилей. Они также

играют большую роль в обеспечении железом корневых систем растений.

Почвы с дефицитом железа для сельскохозяйственных растений распро-

странены достаточно широко (карбонатные, щелочные, марганцево-железистые

разновидности почв). Однако даже на бедных железом почвах его абсолютного

дефицита для растений не отмечается. Наблюдается недостаток только легкорас-

творимых форм.

Марганец (Mn). Марганец является одним из наиболее распространенных

элементов в литосфере. Он образует ряд минералов, в которых присутствует в ви-

де ионов Mn

, Mn

. Катионы Mn

способны замещать двухвалентные ка-

тионы некоторых элементов в силикатах и оксидах.

Поведение марганца в почвах достаточно сложное и зависит от различных

факторов, наибольшее значение из которых имеют рН и Eh среды, поэтому наи-

более распространенными являются реакции окисления – восстановления и гид-

ролиз. Сложное химическое поведение элемента приводит к образованию боль-

шого числа его оксидов и гидроксидов, которые осаждаются на почвенных части-

цах, а также конкреций различного диаметра, которые способны концентрировать

железо и другие микроэлементы почвы.

В почвенном растворе марганец образует ряд простых и комплексных ио-

нов, а также несколько оксидов различного состава. Оксиды Mn являются наибо-

лее аморфными соединениями, однако в некоторых почвах идентифицированы их

кристаллические разновидности. В кислых и нейтральных почвах наиболее вероя-

тен литиофорит (Al, Li)MnO

(OH)

, в щелочах – бёрнессит с плохо выраженным

составом. Наиболее устойчивыми из выявленных кристаллических форм оксидов

марганца является пиролюзит, манганит, гаусманит.

Цикл марганца в почвах состоит из трех стадий: 1) восстановление Mn

ионами железа, хрома, серой и легкоокисляемым органическим веществом, 2) ад-

сорбция Mn

формами MnО

и Mn

, 3) окисление Mn

до Mn

и Mn

свобод-

ными гидроксильными радикалами.

Соединения марганца в почвах имеют большое значение: являются жиз-

ненной необходимостью для растений, контролируют поведение ряда других пи-

тательных микроэлементов, влияют на равновесие системы рН-Eh.

Соединения марганца способны быстро окисляться и восстанавливаться

при изменении условий почвенной среды. При этом окислительные условия сни-

жают доступность марганца для биоты, восстановительные – увеличивают, ино-

гда до токсичных значений. Восстановление оксидов марганца влияет на катион-

ный обмен почв двояко: прекращается обмен на поверхности оксидов и вновь об-

разующийся ион Mn

вступает в конкуренцию с другими катионами. Кроме того,

возрастает способность к вышелачиванию Са, Mg и некоторых других элементов.

Большое влияние на процессы окисления – восстановления соединений марганца

и образование марганцевых конкреций оказывает микробиологическая активность

почв.

Распределение марганца по почвенному профилю. Наиболее высокие со-

держания элемента отмечаются для почв, развитых на основных породах, а в поч-

венных горизонтах, богатых железом и органическим веществом.

Марганец не считается загрязняющим почву металлом. Однако при избы-

точных содержаниях, превышающих предельные концентрации, он становится за-

грязнителем и может оказывать токсичное действие на растения.

Алюминий (Al). Алюминий является одним из главных элементов земной

коры. Его кларк в литосфере составляет 8,80. Число минералов, содержащих

алюминий, исчисляется сотнями. В соединениях с кислородсодержащими лиган-

дами образует единственный устойчивый и широко распространенный ион Al

При выветривании минералов первичных пород образуется ряд гидроокис-

ных соединений алюминия различного заряда и состава (Al(OH)

, Al(OH)

,), и

эти частицы затем становятся структурными компонентами глинистых минера-

лов.

Растворимость гидроксидов алюминия низкая, особенно в интервале рН 5-8,

при этом растворимость понижается при старении твердых фаз. Свежеосажден-

ные гидроксидные формы Al и коллоидные частицы способны к адсорбции анио-

нов и к флокуляции отрицательно заряженных частиц. Поэтому гидроксиды алю-

миния вносят важный вклад в разнообразные свойства почв.

Общее содержание элемента в почвах унаследовано от материнской поро-

ды, однако важную роль в плодородии почв играет та фракция Al, которая обла-

дает подвижностью и способностью к катионному обмену. В кислых почвах с рН

5,5 и ниже подвижность металла резко возрастает, и при ионном обмене он ак-

тивно конкурирует с другими катионами. В нейтральных почвах содержание

алюминия в растворах составляет 400 мкг/л, в почвенном растворе с рН 4,4 − 5700

мкг/л.

Подвижный алюминий в кислых почвах быстро поглощается растениями,

что может вызвать химический стресс. Низкие уровни содержания элемента в

почвах могут оказать благоприятное действие на рост растений, особенно у толе-

рантных к Al видов.

15.2. Микроэлементы в почвах.

В количественном отношении микроэлементы составляют ничтожную долю

в составе почвы, однако они играют важную роль как микрокомпоненты для пи-

тания растений. В настоящее время только для десятков микроэлементов извест-

но, что они жизненно важны для всех растений. Для нескольких доказано, что они

необходимы небольшому числу растений. Для остальных их функции пока не ус-

тановлены.

Поведение микроэлементов в почве различно для разных элементов, а также

для одного и того же элемента в разных почвах. Микроэлементы наследуются от

материнских пород, однако их распределение в почвенных профилях и между

компонентами почв отражают действие различных почвообразующих процессов и