Понятие о почве и плодородии, создание культурных почв. Роль почвоведения в развитии естественно - исторических наук

а — дерново-подзолистая  почва; б — чернозем

К актшомщетам относятся одноклеточные микрооргани мы, палочковидные клетки которых обладают способное ветвиться (рис. 11, а). Содержание актиномицетов в почве вес ма велико и часто измеряется миллиардами экземпляров в 1 почвы. Деятельность актиномицетов направлена на разложен различных органических веществ, в том числе таких стоик* как клетчатка и лигнин. Среди актиномицетов преоблада аэробы, поэтому их содержание заметно уменьшается в чрезмерно увлажненных почвах. Некоторые актиномицеты выдел ют антибиотики, подавляющие деятельность бактерий.

Среди почвенных микроорганизмов  исключительно важн значение принадлежит грибам. Большая часть грибов состоит ветвящихся нитей (гиф), образующих тело гриба (мицелий). 1 данным Е. Н. Мишустина (1964), содержание грибов в почв измеряется десятками тысяч экземпляров в 1 г почвы. Наиболее распространены плесневые грибы, а в лесных почвах — гриб мукор (рис. 10, б, в). Грибы разрушают клетчатку и лигнин участвуют в разложении белков. При этом образуются органические кислоты, увеличивающие почвенную кислотность влияющие на преобразование минералов. Так же как актиномицеты, грибы преимущественно являются аэробами.

Мицелий грибов часто развивается  на корнях и даже в клетках высших зеленых растений. Подобный симбиоз  высших растений с грибами называется микоризой. В этом симбиозе мицелий  грибов выполняет функции всасывающего аппарата корневой системы.

Почвенные актиномицеты и  грибы:

а — мицелий актиномицета (Х1000), б — одноклеточный мукоровый гриб; в — плесневый гриб (Х100)

системы, обеспечивая растения водой и пищей. В силу того, что  грибы усваивают питательные  вещества непосредственно из органических соединений, микориза обеспечивает развитие растений на почвах, богатых слаборазложившимися  растительными остатками. В свою очередь, мицелий грибов использует для питания углеводы (сахара) и  некоторые органические кислоты, поступающие  из листьев в корни растений.

Водоросли являются существенным биологическим компонентом почвы; количество их достигает многих сотен  тысяч экземпляров в 1 г почвенной  массы. В почве присутствуют сине-зеленые, желто-зеленые и диатомовые водоросли (рис. 12). Ниже приведены данные о  содержании массы водрослей в различных типах почвы (кг/га):

Подзолистые………………………………………………………………..7-20

Торфяно-болотные…….………………………………………………..20—80

Дерново-подзолистые………………………………………………… 40—300

Каштановые……………………………………………………………… 180—500

Такыры………….…………………………………………………………. 500—600

Водоросли развиваются на поверхности почвы, причем максимальное количество их наблюдается во влажные  сезоны. В лесных почвах преобладают зеленые водоросли; в степных

 Почвенные водоросли

а — зеленая водоросль, б — сине-зеленая нитчатая водоросль, в — диатомовые водоросли (Х1000)

резко увеличивается содержание сине-зеленых; диатомовые нарушаются в большом количестве в дерново-подзолистых почвах, а также в хорошо увлажняемых почвах низких широт.

Лишайники не относятся к  почвенным микроорганизмам, но, поскольку  они представляют собой сложное  симбиотическое образование гриба  и водоросли, целесообразно рассмотреть  их участие в почвообразовании. Лишайники поселяются как на органическом веществе, так и на горных породах. Особый интерес представляет их деятельность на горных породах.

Помимо растительных микроорганизмов, в почве широко распространены простейшие животные организмы. Это преимущественно  корненожки, жгутиковые и реснитчатые  инфузорий. Содержание простейших очень  непостоянно, в отдельных случаях  их количество достигает 1,5 млн экземпляров  в 1 г почвы.; Подавляющая часть  простейших — аэробы: они очень  чувствительны к внешним условиям При температуре около 0° и выше 50°С, а также при недостатке влаги большая часть простейших переходит в стадию цисты: покрывается толстой оболочкой и теряет активность.

Роль простейших в почвообразовании недостаточно выяснена. Установлено, что они являются гетеротрофными, причем питаются другими организмами — бактериями и водорослями.

№ 42 Понятие о поглотительной способности почвы. Основные этапы развития учения о поглотительной способности почв (К. К. Гедройц., А. П. Соколовский., Г. Венгер.,).

Поглотительная  способность почвы. 

Свойство почвы задерживать в себе (сорбировать) различные вещества, соприкасающиеся с её твёрдой фазой. Виды П. с. п.: механическая — поглощение высокодисперсных частиц почвенными порами; физическая — поглощение электролитов под влиянием поверхностной энергии; физико-химическая (обменное и необменное поглощение катионов) — обмен между катионами твёрдой фазы и почвенного раствора (См. Почвенный раствор); химическая — образование малорастворимых и нерастворимых солей, которые выпадают в осадок и примешиваются к твёрдой фазе почвы; биологическая — сорбция веществ микроорганизмами и корнями растений. Количество всех сорбированных почвой обменных катионов (в мг/экв на 100 г почвы) составляет ёмкость поглощения; величина её может изменяться в зависимости от содержания почвенного поглощающего комплекса (См. Почвенный поглощающий комплекс) (в основном коллоидов почвы (См. Коллоиды почвы)), реакции почвенного раствора, природы катионов и т.п.        

 П. с. п. играет важную роль в процессах выветривания горных пород, выщелачивания почв, оказывает большое влияние на все почвенные процессы, тесно связана с продуктивностью почвы. Учение о П. с. п. — теоретическая основа применения удобрений и химической мелиорации (См. Химическая мелиорация). Основы современного представления о П. с. п. создал советский учёный К. К. Гедройц в 1912—32. В дальнейшем исследования продолжались Б. П. Никольским, И. Н. Антиповым-Каратаевым (См. Антипов-Каратаев), А. Н. Соколовским, Н. И. Горбуновым и др.

Большую роль в питании  растений и в превращении внесенных  в почву удобрений играет ее поглотительная способность. Под поглотительной способностью понимается способность почвы поглощать  различные вещества из раствора, проходящего  через нее, и удерживать их. Основы современных представлений о  поглотительной способности почвы  были заложены работами академика К. К. Гедройца. Он различал пять видов  поглощения в почве.

Биологическая поглотительная способность связана с жизнедеятельностью растений и почвенных микроорганизмов, которые избирательно поглощают из почвы необходимые элементы минерального питания, переводят их в органическую форму и предохраняют тем самым от выщелачивания. После отмирания корней, растительных остатков и тел микроорганизмов происходят их разложение и постепенная гумификация. Минерализация и последующее использование растениями ранее закрепленного в почве в органической форме азота, фосфора и серы протекают довольно медленными темпами.

Интенсивность биологического поглощения зависит от аэрации, влажности  и других свойств почвы, от количества и состава органического вещества, служащего источником пищи и энергетического  материала для преобладающих  в почве гетеротрофных микроорганизмов. Внесение в почву значительного  количества бедного азотом органического  вещества (соломы или соломистого  навоза) вызывает быстрое размножение  микроорганизмов, сопровождающееся интенсивным  биологическим, закреплением минеральных  форм азота, что приводит к ухудшению  азотного питания растений и снижению урожая. В то же время биологическое  поглощение способствует закреплению  нитратного азота, который никаким  другим путем в почве не удерживается и может вымываться, особенно на легких почвах в зонах достаточного увлажнения и орошаемого земледелия.

Механическая поглотительная способность обусловлена свойством почвы, как всякого пористого тела, задерживать мелкие частицы из фильтрующихся суспензий. Механическим поглощением объясняется сохранение и характер распределения в почве илистых частиц и вносимых нерастворимых удобрений (фосфоритной муки, извести). Благодаря механической поглотительной способности они не вымываются из верхнего слоя почвы.

Физическая поглотительная способность — это положительная или отрицательная адсорбция частицами почвы целых молекул растворенных веществ. Положительная физическая адсорбция почвой растворимых минеральных солей неизвестна. Отрицательная абсорбация наблюдается при взаимодействии почвы с растворами хлоридов и нитратов, что обусловливает высокую подвижность их в почве и возможность вымывания из ее верхнего слоя при повышенной влажности. Это имеет положительное значение для Сl^- иона (избыток которого вреден для некоторых растений), но для нитратов оно нежелательно.

Химическая поглотительная способность связана с образованием нерастворимых и труднорастворимых в воде соединений в результате химических реакций между отдельными растворимыми солями в почве (ионами в почвенном растворе).

Особую роль химическое поглощение играет в превращении фосфора  в почве. При внесении водорастворимых  фосфорных удобрений — суперфосфата, содержащего фосфор в виде монокальцийфосфата Са(H₂PO₄)₂, аммофоса NH₄H₂PO₄ и др.- в почвах происходит интенсивное химическое связывание фосфора. В кислых почвах (в подзолистых и красноземах), содержащих много полуторных окислов, химическое поглощение фосфора идет с образованием труднорастворимых фосфатов железа и алюминия. В почвах, насыщенных основаниями и содержащих бикарбонат кальция в почвенном растворе (черноземы, сероземы), химическое связывание фосфора происходит в результате образования слаборастворимых фосфатов кальция.

Химическое поглощение (фиксация) фосфора обусловливает слабую подвижность  его в почве и снижает доступность  растениям этого элемента из внесенных  в почву легкорастворимых форм удобрений. По способности к фиксации фосфора  почвы располагаются в следующем  порядке: красноземы далее дерново-подзолистые  почвы далее сероземы далее черноземы.

Физико-химическая, или обменная, поглотительная способность имеет особенно важное значение при взаимодействии удобрений с почвой. Физико-химическое поглощение — это способность мелкодисперсных (от 0, 2 до 0, 001 мкм) коллоидных частиц почвы поглощать из раствора различные катионы. Поглощение одних катионов сопровождается вытеснением в раствор эквивалентного количества других, ранее связанных твердой фазой почвы.

Вся совокупность органических и минеральных коллоидных частиц почвы (представленных гумусовыми веществами, глинистыми минералами и гидроксидами железа и алюминия), участвующих в обменном поглощении катионов, была названа К. К- Гедройцем почвенным поглощающим комплексом (ППК).

Способность органических и  минеральных коллоидных частиц к  обменному поглощению катионов обусловлена  тем, что большая часть их имеет  отрицательные заряды.

В естественном состоянии  почвы всегда содержат определенное количество поглощенных катионов (Са²⁺, Mg²⁺, Н⁺, Аl³⁺, Na⁺, K⁺, NH₄⁺ и др.). Эти катионы могут обмениваться на другие катионы, находящиеся в растворе.

Обмен катионами между  раствором и почвенным поглощающим  комплексом происходит в строго эквивалентных  количествах.

Реакция обмена катионов протекает  быстро. При внесении в почву легкорастворимых удобрений (КСl, NH₄Cl, NH₄NO₃ и др.) они сразу же вступают во взаимодействие с ППК, катионы их поглощаются в обмен на катионы, ранее находившиеся в поглощенном состоянии.

Реакция обмена катионов обратима, так как поглощенный почвой катион может быть снова вытеснен в раствор:

В зависимости от концентрации раствора, его объема и природы  обменивающихся катионов между катионами  раствора и катионами почвенного поглощающего комплекса устанавливается  некоторое подвижное равновесие. При изменении состава почвенного раствора это равновесие смещается, в результате одни катионы переходят  из раствора в поглощенное состояние, а другие — из поглощенного состояния  в почвенный раствор. При внесении минеральных удобрений, например KCl, концентрация почвенного раствора повышается, катионы удобрения вступают в обменную реакцию с катионами почвенного поглощающего комплекса и поглощаются почвой.

При усвоении какого-либо катиона  растениями концентрация его в растворе уменьшается, он переходит из поглощенного состояния в раствор в обмен  па другие катионы, содержащиеся в почвенном  растворе. Чем выше степень насыщенности поглощающего комплекса данным катионом, тем легче и быстрее он вытесняется  в раствор. Количество катионов, вытесняемых  из поглощенного состояния в раствор, возрастает с повышением концентрации раствора, а при одинаковой концентрации — с увеличением объема раствора вытесняющей соли.

Разные катионы обладают неодинаковой способностью к поглощению. Чем больше заряд (валентность) катиона  и его атомная масса, тем сильнее  он поглощается и труднее вытесняется  из поглощенного состояния другими  катионами. Исключение из этого правила  составляют ионы Н + , которые имеют наименьшую атомную массу, но обладают высокой энергией поглощения и способностью вытеснять другие катионы из ППК.

№ 47 Назовите виды поглотительной способности почвы  по К. К. Гедройцу и охарактеризуйте роль биологического поглощения в концентрации зольной пищи растений и азота.