Кислотность почвы и ее влияние

Кислотность почвы и ее влияние

Кислотность почвы и ее влияние

Виды кислотности почвы и их характеристика.

Показатель кислотности или щелочности почв оказывает большое влияние на развитие корней и питания растений через усвоение питательных веществ. Реакция почвенной среды, или рН, является признаком, от которой во многом зависят агрохимические свойства почв и рост растений. Кислотность образуется из-за присутствия в почвенном растворе и на коллоидах ионов Н+ . В почвах различают два вида кислотности: актуальную и потенциальную. Актуальная кислотность почвы обусловлена повышенной концентрацией ионов водорода в почвенном среде. Она определяется в водной вытяжке из почвы и измеряется величиной рН, которая является обратной величиной концентрации ионов Н+ в растворе. Актуальная кислотность почвы образуется при недостатке в почве нейтрализующих веществ через диссоциацию ионов водорода от угольной и других водорастворимых кислот и кислых солей. Актуальная кислотность тесно связана с потенциальной или скрытой, которая делится на обменную и гидролитическую.

[]
1 Step 1
ПОЛУЧАЙТЕ ЦЕНЫ НА СЕМЕНА ПРЯМО НА ВАШ EMAIL
keyboard_arrow_leftPrevious
Nextkeyboard_arrow_right

В обменной кислотностью, как правило, имеют в виду кислотность, обусловленную ионами водорода и алюминия, которые находятся в поглощенном состоянии и способны вытесняться в раствор при действии на почву определенной нейтральной соли.

Кислотность почвы, обусловленная менее подвижными ионами водорода, которые вытесняются при возделывании почвы гидролитически щелочной солью, является гидролитической кислотностью. Она встречается даже чаще, чем обменная, поскольку присуща большинству почв, в том числе и черноземам. Эта кислотность включает менее подвижную часть поглощенных ионов Н+, Которые труднее обмениваются на катионы. При этом ее определения необходимо для решения ряда практических задач по применению удобрений, включающих расчет норм внесения извести и возможности эффективного использования соединений фосфора. Чем больше гидролитическая кислотность почвы, тем выше его буферность против подщелачивание. В то же время почвы, значительно насыщенные основаниями, например черноземы и серые почвы, имеют высокую буферность против подкисления. Повысить буферность почв против подкисления можно внесением больших доз органических удобрений и извести. По показателям кислотности почвы подразделяют на классы: очень сильнокислые – рН <4,0; сильнокислые – рН = 4,1-4,5; кислые – рН = 4,5-5,0; слабокислые – рН = 5,0-5,5; близкие к нейтральным – рН = 5,5-6,0; нейтральные – рН = 6,0-7,0 и щелочные при рН> 7,0. Для большинства растений оптимальный уровень рН равен 6,0-6,

Влияние изменения кислотности почвы на растения.

Изменение кислотности почв в значительной мере влияет на доступность для растений питательных веществ. Чрезмерно высокий (более 9,0) и весьма низкий (менее 4,0) показатели рН почвы действуют на корни растений токсично. В пределах этих показателей рН определяется поведение отдельных питательных соединений, а именно их осаждения или преобразования в доступные или недоступные для растений формы. Так, в очень кислых почвах (рН 4,0-5,5) такие элементы как железо, алюминий и марганец переходят в легкодоступные для усвоения растениями формы, к тому же их концентрация достигает токсического уровня. При этом избыток этих металлов нарушает углеводный и белковый обмен растений и образования органов размножения, что значительно снижает урожай и может даже привести к гибели культурных посевов. При высокой кислотности почвы ухудшаются его фильтрационная способность, капиллярность и проницаемость. Высокую чувствительность к алюминия проявляет свекла, горох и фасоль. К избытку марганца чувствительны почти все овощи и также свеклу. По низкого показателя кислотности почвы затрудняется усвоение растениями фосфора, калия, серы, кальция, магния и молибдена. В результате голодания, при определенных предпосылок культурные растения могут погибнуть даже без веских заметных причин.

Чрезмерная кислотность почв также подавляет деятельность полезных микроорганизмов, участвующих в разложении навоза, торфа, компостов и других форм органических остатков для высвобождения из них доступной для растений формы питательных веществ. На корнях растений, растущих в очень кислой среде, плохо развиваются клубеньковые бактерии, из-за чего усвоения бобовыми культурами азота из воздуха значительно ухудшается. При таких предпосылок не происходит збагаченняним почв и не удовлетворяются потребности растений, что необходимо учитывать при разработке стратегии удобрения.

На очень щелочных почвах (рН 7,5-8,5), напротив, наблюдается значительное снижение доступности для растений таких элементов как железо, марганец, фосфор, медь, цинк, бор и большинства микроэлементов. Нарушение их усвоения в данном случае связано с образованием их нерастворимых гидроокисей, растения не могут поглощать в таком виде. Оптимальная для растений реакция почв с рН 6,5 дает возможность большинству питательных соединений оставаться в доступной для растений форме в почвенном растворе, обычно профилактирует их недостаток.

Минеральные элементы усваиваются из почвы благодаря деятельности корневой системы растений в виде положительно и отрицательно заряженных ионов – катионов и анионов. Например, азот может усваиваться растениями в виде аниона NO  и катиона NH + , фосфор и сера – в виде анионов фосфорной и серной кислот – Н 2 РО 4 и SO 2- , калий, кальций, магний, натрий и железо – в виде катионов с одним или двумя положительными зарядами К + , Са 2+ , Mg 2+ , Fe 2+, А микроэлементы – в виде соответствующих катионов или анионов. Причем растения усваивают ионы не только с почвенного раствора, но и те, что содержатся в коллоидах – глинистых минералах или дольках гумуса. Для этого растения активно влияют на твердую фракцию почвы своими корневыми выделениями, которые имеют высокую растворимый способность благодаря угольной кислоте, органическим и аминокислотам. Под влиянием этих соединений необходимы растениям питательные вещества переходят в доступную форму. Изменение минерального состава почвы и его коллоидов, а также процессы усвоения корнями растений питательных веществ регулируют и изменяют кислотность почвенной среды.

В общем сила корневой системы различных растений значительно отличается. При этом активная часть корней, благодаря которой растение усваивает из почвы питательные элементы, представленная молодыми корешками. С отрастанием корни у самого его кончика, защищенного корневым чехликом, внешний слой грубеет и теряет эту способность. Знание строения корни играет очень важную роль в понимании усвоения и переноса по растению питательных элементов и воды. Так, наряду с кончиком корешка находится зона клеток меристемы, которые делятся. Выше размещается зона растяжения, где клетки не только увеличиваются в размерах и приобретают центральную вакуоль, но и начинается дифференциация тканей с формированием флоэмы. Флоэма представляет собой часть сосудисто-проводящей системы, по которой происходит перенос органического вещества из надземных органов растений к корням. Очень близко к кончику корня, на расстоянии 1-3 мм, расположена зона образования корневых волосков. В ней формируется другая часть проводящей системы – ксилема, по которой движется вода с растворенными в ней ионами и синтезированные в коренные соединения – некоторые органические соединения, в том числе аминокислоты и белки – от корня до надземных частей растений. Корневые волоски является важнейшим орудием для усвоения питательных веществ. Эти тоненькие вырасти внешних клеток корня значительно увеличивают поверхность корневой системы, способной усваивать питательные элементы через непосредственный контакт с грунтом. Рост корней растений проходит постоянно и у однолетних полевых культур может достигать 1 см в сутки. При этом молодые корешки способны усваивать растворенные в почвенном растворе ионы на расстоянии до 20 мм вокруг, а те, что находятся на коллоидах – до 2-8 мм. Роста корневой системы растений свойственно явление хемотропизму – усиленного роста в направлении расположения доступных питательных веществ. Отрицательный Хемотропизм наблюдается в случае торможения роста корней в зоне неблагоприятной для растений высокой концентрации отдельных солей. Наиболее выраженный положительный Хемотропизм наблюдается при реакции корни растений на ионы фосфора, из-за чего фосфорные удобрения успешно используются для стимуляции роста корневой системы в направлении расположения концентрированного удобрения, например, при ленточном удобрения. Таким образом, избыток или недостаток элементов питания и их доступность способны значительно влиять на развитие корневой массы. Отрицательный Хемотропизм наблюдается в случае торможения роста корней в зоне неблагоприятной для растений высокой концентрации отдельных солей. Наиболее выраженный положительный Хемотропизм наблюдается при реакции корни растений на ионы фосфора, из-за чего фосфорные удобрения успешно используются для стимуляции роста корневой системы в направлении расположения концентрированного удобрения, например, при ленточном удобрения. Таким образом, избыток или недостаток элементов питания и их доступность способны значительно влиять на развитие корневой массы. Отрицательный Хемотропизм наблюдается в случае торможения роста корней в зоне неблагоприятной для растений высокой концентрации отдельных солей. Наиболее выраженный положительный Хемотропизм наблюдается при реакции корни растений на ионы фосфора, из-за чего фосфорные удобрения успешно используются для стимуляции роста корневой системы в направлении расположения концентрированного удобрения, например, при ленточном удобрения. Таким образом, избыток или недостаток элементов питания и их доступность способны значительно влиять на развитие корневой массы. например, при ленточном удобрения. Таким образом, избыток или недостаток элементов питания и их доступность способны значительно влиять на развитие корневой массы. например, при ленточном удобрения. Таким образом, избыток или недостаток элементов питания и их доступность способны значительно влиять на развитие корневой массы.

Усвоения питательных веществ растениями через корни происходит несколькими путями. Первым и самым простым путем усвоения является перенос растворенных в почвенном растворе минеральных элементов к растениям с током жидкости во время поддержания осмотического давления. За счет всасывающего силы, возникающей при испарении влаги через устьица листьев, корней по ксилеме нагнетает к растению влагу с растворенными в ней минеральными веществами. Однако, чтобы перейти из мертвых клеток ксилемы, лишенных живого содержания, в живых клеток корней или других органов, усвоенные ионы должны пройти через полупроницаемую мембрану. Здесь переноса может происходить пассивно, без дополнительных затрат энергии, только по градиенту концентрации. Тогда за счет диффузии вещества движутся от места большей концентрации к меньшей, уравновешивая ее. Перенос также возможно за счет соответствующего электрического потенциала на внутренней поверхности мембраны, взаимодействует с внешним раствором. Однако известно, что концентрация отдельных ионов в клеточном соке растений значительно выше, чем в почвенном растворе, поэтому их усвоения не может проходить пассивно за счет градиента концентрации и диффузии. Учитывая, что растения одновременно усваивают и катионы, и анионы, при этом в разном соотношении, чем они находятся в почвенном растворе, и с разной скоростью, даже при их одинаковой концентрации, становится понятно, что пассивное переноса этих соединений не может играть ведущую роль в питании растений. Выборочный характер усвоения и переноса, а также отсутствие прямой зависимости поглощения питательных веществ от интенсивности транспирации явно указывает на то,

Изменение кислотности в прикорневой зоне.

Процесс усвоения питательных веществ растениями способен непосредственно влиять на кислотность почв в зоне вокруг корней. Так, клеточные оболочки имеют довольно большие поры и каналы и является легкопроницаемой для ионов. Более того, стенкам клеток свойственна высокая сорбирующих способность. Поэтому в межклеточных каналам ионы, усвоенные с почвенного раствора путем диффузии, не только свободно двигаются, но и концентрируются для последующего проникновения внутрь клетки.

Обмен ионами между содержимым клетки и внешней средой становится возможным за счет структуры ее мембраны. Ее отдельные участки могут нести положительные и отрицательные заряды. Для сохранения электрического равновесия при усвоении определенных ионов клетки должны выделять другие. Таким обменным фондом катионов и анионов у растений могут быть Н + и ОН  , а также Н + и НСО 3 .

Транспорт адсорбированных ионов извне мембраны клетки к середине, против градиента концентрации и электрического потенциала, требует обязательных расходов энергии и охватывает сложные химические превращения.

Через активное поглощение питательных элементов растениями в зоне непосредственного контакта с корневыми волосками их концентрация снижается, что облегчает вытеснение аналогично заряженных ионов в процессе обмена. Соответственно, вокруг корней при усвоении основных питательных катионов значительно увеличивается концентрация ионов Н + , поэтому наблюдается эффект местного подкисление почв. Такая ситуация на почвах с повышенным показателем рН имеет весомые положительные последствия, обусловленные улучшением усвоения многих питательных элементов, плохо доступных для растений в щелочной среде.

В противоположность этому в кислых почвах такое дополнительное подкисление снижает и так уже ограниченную доступность питательных веществ. При том что основной запас питательных веществ находится в почве в форме различных труднодоступных соединений, для их усвоения корни имеет непосредственное влияние на твердую фракцию и иметь тесный контакт с частицами почвы. Так, под влиянием углекислоты и других органических кислот, ферментов и других веществ, которые корни выделяет в процессе своей жизнедеятельности, происходит растворение минеральных соединений фосфора, калия и кальция и вытеснение катионов в раствор, высвобождение фосфора из его органических соединений.

Выборочное усвоение.

Различные элементы питания неодинаковой степени используются в процессах обмена веществ, чем обусловливается неравномерность попадания отдельных ионов к корням и выборочное усвоение их растениями. В зависимости от присутствия в почвенном растворе тех или иных соединений растения выбирают те ионы, которые являются наиболее важными им для синтеза органических элементов, построения новых клеток, тканей и органов. Например, если в растворе присутствует NH 4 Cl, то растения интенсивнее поглощать катионы NH + , поскольку они используются для синтеза аминокислот. Наряду с этим, ионы Cl  необходимые растению в значительно меньшем количестве и усваиваться в меньшем объеме. Из-за этого в почвенном растворе накапливаться замещены ионы H + и лишены CI , Что образовывать соляную кислоту и, как следствие, подкислять почву. Если же в почвенном растворе будет содержаться NaNO 3 , то растения больше и быстрее поглощать анионы NO  , замещая их на НСO  . Из-за этого в растворе накапливаться ионы Na + и НСO  , которые будут сочетаться в бикарбонат натрия (пищевая сода), через который будет проходить подщелачивание среды. Выборочное поглощение растениями из состава соли в большей степени катионов или анионов приводит ее так называемую физиологическую кислотность или физиологическую щелочность. Соответственно, соли, из которых в большей степени поглощается анион, чем катион – NaNO 3 , KNO 3 , Ca (NO 32 – и наблюдается подщелачивание раствора, считают физиологически щелочными; те же соли, чьи катионы поглощаются растениями в больших количествах, чем анионы – NH 4 Cl, (NH 4 ) 2 SO 4 , (NH 4 ) 2 CO 3 , KCl, K 2 SO 4 – с последующим подкислением раствора, считают физиологически кислыми . Таким образом, физиологическая реакция солей, которые используются в качестве минеральных удобрений, должно обязательно учитываться во взаимосвязи с исходным показателем кислотности почв для предупреждения создания условий, препятствующих росту и развитию культурных растений.

Питание растений или физиологическая уравновешенность почвенного раствора.

Поглощение растениями питательных веществ значительно зависит от всех свойств почвы – температуры, аэрации, влажности, длительности и интенсивности освещения. Но особенно влияют на усвоение именно реакция почвенного раствора, концентрация и соотношение в нем солей. Например, в засоленных почвах при чрезмерной концентрации почвенного раствора поглощение растениями воды и питательных элементов резко замедляется. Зато корни имеет очень сильно выраженную усваиваемую способность, дает ему возможность поглощать питательные вещества даже при их очень низких концентрациях в других растворах. На развитие растения и его корни в значительной степени влияет физиологическая уравновешенность раствора. Под этим понятием понимают такие соотношения питательных веществ в растворе, при которых происходит их наиболее эффективное использование растением. Односторонние растворы, в которых преобладает определенный элемент, в частности соль, является физиологически неуравновешенными, поэтому развитие корней лучше происходит в многосолевом растворе. В таком растворе наблюдается определенная антагонистическое взаимодействие отдельных ионов, где каждый из них взаимно препятствует чрезмерному усвоению другой. Например, ионы Са2+ в высоких концентрациях тормозят усвоение ионов K + , Na + , Mg 2+ , также антагонистическое взаимодействие наблюдается между K + и Na + , K + и NH + , K + и Mg + , NO  и H 2 PO 4 , Cl  и H 2 PO  и другими. За счет таких взаимодействий обеспечивается взвешенное питания растений. Физиологическое равновесие раствора легче всего восстанавливается добавлением солей кальция, которые создают необходимые условия для нормального развития корневой системы. Это подчеркивает необходимость известкования почв с нарушенным соотношением минеральных компонентов и высоким закисления. Также становится понятным, что удобрения в коем случае не должно проводиться односторонне, без учета общей потребности во всех элементах  питания растений .

Развитие корни значительно ухудшается при усвоении им питательных веществ в присутствии высокой концентрации ионов водорода, то есть при низком показателе рН. При таких предпосылок перенос питательных веществ к корням значительно усложняется, ухудшается проницаемость клеток и ослабляется питания всего растения. Отсутствие ионов кальция в кислой среде ухудшает его негативное влияние на корни гораздо больше, чем недостаточность других катионов, из-за чего даже при определении показателя рН необходимо обращать внимание на то, за счет каких именно элементов было его достигнуто. Наряду с ионами кальция повышать реакцию среды могут, например, и ионы магния, но именно в присутствии кальция растения способны легче переносить более кислую реакцию. На первый взгляд, почвы, богатые магнием, можно определить даже по их свойствам. Через свою особую структуру в соединениях с другими элементами магний способствует заиливанию почвы, его скользкости и меньшей буферности. В общем при кислой реакции почвы повышается усвоение анионов, но затрудняется усвоение катионов. В результате нарушаются минеральное питание, попадание в растений кальция и магния, тормозится синтез белков и сахаров. Щелочная реакция почвы усиливает попадания катионов и затрудняет анионное питания. Но только в равновесии растения могут получить из почвы все необходимые элементы. Так, выбор времени, способа внесения удобрения и заделки его в почву зависят не только от биологии питания и агротехнических требований культуры, но и от почвенно-климатических условий и вида и формы удобрения.

Мария Ярошко, по материалам семинара «Состав почвы и ее характеристики» Катлен Бреммер, независимая консалтинговая фирма NU Agrar GmbH, Германия

Опубликовано в журнале “Агроном” 2013

Мы используем файлы cookie, чтобы подбирать для вас подходящий контент. Продолжая использовать этот сайт, вы соглашаетесь с использованием cookie-файлов.
Принять