ХИМИЯ ПОЧВЫ

Изменения емкости обмена и состава обменных катионов под влиянием сельскохозяйственной культуры

Мы видели выше, что почвенные типы характеризуются определенным составом обменных катионов и емкостью поглощения, которые отчетливо отражают сочетание факторов почвообразования. И хотя под влиянием динамики почвенных процессов количества обменных катионов в течение года несколько колеблются, но средние значения их в целинных почвах устойчивы и характерны для данного почвенного типа.

Изменения в свойствах, происходящие в освоенных почвах под влиянием сельскохозяйственной деятельности, затрагивают и поглощенные катионы. Любое мероприятие, длительно применяемое на данной почве, так или иначе изменяет состав обменных катионов, поскольку они являются самой подвижной частью твердых фаз, легче всего вступающей во взаимодействие с почвенным раствором. Обработка, внесение органических и минеральных удобрений, культура тех или иных растений — все это отражается на обменных катионах почв, их количестве и составе.

При этом в некоторых случаях возникающие изменения являются благоприятными в смысле их влияния на плодородие почвы (накопление Са, удаление Na и т. д.), а иногда мы наблюдаем и отрицательное действие (потери Са, накопление Н+-иона и т. д.). Следует отметить, что изменения в составе поглощенных катионов и в величине емкости поглощения почв под влиянием сельскохозяйственной культуры проявляются в разной степени на почвах различных типов. Так же, как для_гумуса,/ наиболее резкие сдвиги наблюдаются в составе поглощенных катионов, бедных органическим веществом почв (подзолистых, дерново-подзолистых, сероземов), и значительно менее выражены в почвах, богатых в этом отношении (черноземах, каштановых, серых лесных почвах).

Для иллюстрации изменений в содержании обменного кальция в дерново-подзолистой почве приведем данные Балева и Карастояновой по уже упоминавшемуся выше опыту ТСХА с бессменными культурами ().

Видно резкое падение количества основного почвенного обменного катиона — кальция — под влиянием длительного бессменного парования. Усиление микробиологических процессов, происходящее в почве под влиянием ее обработки, приводит к минерализации органического вещества, количество которого резко падает (см.  21 на стр. 95). При этом образуются минеральные кислоты (HN03, Н2С03), Н+ которых вытесняет двухвалентные катионы из поглощенного состояния, увеличивая кислотность почвы. При внесении навоза картина меняется: кальций и магний, содержащиеся в навозе, принимают участие в обмене; вытеснение Са и Mg компенсируется в той или иной степени внедрением новых ионов.

Под культурой растений мы видим еще большее увеличение содержания обменного кальция в почве. В условиях опыта оно достигает максимума при культуре клевера, который своей глубоко идущей корневой системой извлекает кальций из нижних горизонтов почвы и обогащает им верхние горизонты. Минеральные удобрения и особенно навоз, увеличивая урожай, способствуют прогрессивному увеличению содержания- обменного кальция при культуре сельскохозяйственных растений.

В настоящее время накоплен значительный материал, говорящий о важной роли унавоживания в поддержании и повышении количества обменных катионов в почве. Окультуренные почвы, испытавшие на себе длительное действие навоза, обычно отличаются более высоким содержанием обменных оснований (Са, Mg) и меньшим содержанием Н+ (А1) по сравнению с аналогичными им по почвенной классификации неокультуренными почвами.

Помимо унавоживания и применения других органических удобрений (торф, компосты), а также извести и гипса, накоплению обменных катионов в верхних горизонтах почвы содействует культура растений, способных использовать катионы из нижних горизонтов.

В качестве примера приведем данные Н. JI. Благовидова по содержанию обменных катионов в почвах различной окультуренности ().

Содержание обменных катионов в подзолистых почвах разной окультуренности

(по Н. J1. Благовидову, 1948)

            Горизонты     Обменные катионы в мг-экв на 100 г

Почвы и их мощ                              

            ность в см      Са2+   Mg2+  Н+

Среднеподзолистая гли       А4 0—5          4,3       2,8       3,0

нистая; лес    А3 5—26        1,3       1,8       1,1

            В 26-80           7,7       6,4       0,4

Та же почва среднеокуль-   А 0—22          7,5       3,8       0,4

туренная; пашня       А2 22—27      3,3       1,9       0,4

            В 27—80        9,0       5,3                  

Среднеподзолистая сред-    Ai 0—7           7,2       4,2       2,4

несуглинистая; лес  А2 7—22        5,2       3,3       1,0

            В 22—85        12,4     9,5       0,0

Та же почва, хорошо            А 0—24          12,2     8,1       0,0

окультуренная; пашня         А2 -     —        —        —

            В 24—80        14,6     10,2     0,0

Исследования ряда украинских опытных станций по влиянию длительного применения органических и минеральных удобрений на свойства чернозема показали довольно слабые изменения состава обменных катионов ( 70).

Однако повышенная степень окультуренности и на черноземах достаточно отчетливо сказывается несколько более высоким содержанием обменных катионов ( 71).

Влияние систематического внесения удобрений на состав поглощенных катионов в слое 0 — 20 см слабовыщелочного чернозема Сумской опытной станции

(по Кудзину, 1960)

Варианты опыта       Объемные основания в мг-экв на  100 г почвы

            Са2+   Mg2+  Н+

При закладке опыта ....        25,5     6,0       0,2

Через 12 лет1                                   

Без удобрений                      25,7     6.3       0,3

Навоз 60 т/га за ротацию    27,0     6,7       0,1

NPK — эквивалентно навозу         23,7     5,4       о,:

1 После трех ротаций четырехпольного севооборота.

Введение сероземов в культуру приводит к некоторому перераспределению поглощенных оснований по профилю ( 72): за счет снижения количества кальция и магния в верхних слоях происходит заметное обогащение им более глубоких слоев почвы.

Орошение приводит к изменению состава обменных катионов, которое зависит от условий орошения: иногда наблюдается обогащение почвы обменным кальцием, в других случаях при высоком содержании Na и Mg в орошающих водах может произойти увеличение содержания обменного Na и Mg в почве и в связи с этим ухудшение ее свойств (А. Н. Розанов, 1948).

Так как всякое изменение состава обменных катионов резко отражается на агрономических свойствах почв, целесообразно вести контроль за этими изменениями, происходящими под влиянием тех или иных мероприятий. Это дает возможность вовремя вмешаться и придать процессам желательное направление.