ХИМИЯ ПОЧВЫ

ПОЧВА КАК ПОЛИДИСПЕРСНАЯ СИСТЕМА

Почва представляет собой полидисперсную систему: ее твердые фазы состоят из частиц различного размера, начиная от крупинок песка до коллоидальных частиц в несколько миллимикронов диаметром.

Многочисленные исследования показали, что отдельные фракции почвы отличаются между собой не только по размеру частиц, но и по минералогическому составу и целому ряду химических и физических свойств. видно, что наиболее грубая фракция — крупный песок — в основном состоит из кварца (с примесью обломков разных пород).

Это преобладание кварца в крупных фракциях связано, как уже упоминалось выше, с большой стойкостью его против выветривания и значительной твердостью, которая в большей мере по сравнению с другими минералами предохраняет кварц от механического измельчения.

В более тонких фракциях, кроме кварца, присутствуют и другие первичные минералы — полевые шпаты, а затем и слюды, отличающиеся от других минералов своей малой твердостью. Фракция пыли содержит уже некоторое количество вторичных минералов; в еще более мелкой фракции, в иле — вторичные минералы преобладают.

Соответственно минералогическому составу изменяется и химический состав почвенных фракций (). С уменьшением размеpa частиц в них закономерно падает процент Si02 и возрастает процент А1203, Fe203, MgO, К20 и Р205. Содержание СаО и Na20 не подчиняется этой закономерности. Мы видим, таким образом, что крупные фракции в основном состоят из Si02, тогда как мелкие фракции богаты рядом питательных для растений веществ.

Следует отметить, что почвенный гумус (и связанный с гумусом азот) сосредоточен в наиболее высокодисперсной части почв.

Из сказанного можно сделать вывод, что именно высокодисперсная часть почв играет наибольшую роль в питании растений. Однако этим не ограничивается разница в характеристике отдельных почвенных фракций. Важнейшей особенностью высокодисперсной фракции является большая суммарная поверхность ее частиц. В  40, в третьей и четвертой графах, показано, как с уменьшением размера частиц возрастает их число в 1 г почвы, а вместе с ним и их суммарная поверхность, которая достигает во фракции ила огромных размеров: 23 ООО см2 на 1 г.

Следует отметить, что и эта величина относится к наиболее крупным частицам ила, имеющим диаметр 0,001 мм (1 м/с). У коллоидных частиц, входящих в состав фракции ила и имеющих диаметр < 0,0002 мм (0,2 мк), размер поверхности гораздо больше. Так, при диаметре 0,1 мк суммарная поверхность частиц в 1 г примерно равна 230 000 см 2 (230 м2).

Высокодисперсные частицы, обладая большой поверхностью, активно взаимодействуют с почвенным раствором. При большой поверхности соприкосновения такие процессы, как растворение, поглощение, приобретают значительный количественный размах. Таким образом, наименее активными являются самые крупные частицы почвы, наиболее активными — ее наиболее высокодисперсная часть — почвенные коллоиды. Крупные частицы почвы являются ее запасным фондом, который разнообразные процессы выветривания постепенно мобилизуют, увеличивая их дисперсность; при этом за счет первичных минералов накопляются вторичные минералы.

Роль высокодисперсных фракций почвы в создании условий для развития растений очень разнообразна. Прежде всего они имеют основное значение в снабжении растений питательными веществами. Мало того, что, как отмечалось выше, мелкие фракции богаче питательными веществами по сравнению с крупными: доступность содержащихся в них питательных веществ' выше.

Помимо той роли, которую высокодисперсная часть почвы играет в питании растений непосредственно, она имеет очень важное значение и в других отношениях. Поглотительная способность почвы, ее способность удерживать питательные вещества, как мобилизуемые почвенными процессами, так и вносимые в виде удобрений, почти нацело связаны с высокодисперсными частицами благодаря их большой удельной поверхности \ а также своеобразному минералогическому составу, отличному от состава крупных фракций ( 43). Тогда как роль крупных фракций почвы в поглощении незначительна, поглотительная способность резко возрастает у фракций с диаметром частиц менее 1 мк и особенно велика у коллоидных частиц. Высокой поглотительной способностью обладают органические коллоиды — почвенный гумус.

Кроме того, эти же наиболее мелкие частицы являются клеющим материалом в почве и принимают участие в создании почвенной структуры, определяющей ряд физических свойств почвы. Физические свойства почвы — ее воздушно-водный режим наряду с содержанием питательных веществ в большой мере определяют условия жизнедеятельности микроорганизмов (микрофлоры и микрофауны)— фактора, играющего важнейшую роль в обеспечении растений минеральными и органическими компонентами обмена веществ. Понятно, что воздушно-водный режим почвы оказывает и непосредственное влияние на растения.

Таким образом, высокодисперсные частицы почвы, точнее ее коллоиды, являются ее наиболее активной частью, ближе всего влияющей на условия развития растений. Отсюда то большое внимание, которое в химии почвы уделяется почвенным коллоидам.