ХИМИЯ ПОЧВЫ

Почвенные обменные катионы. Роль отдельных катионов в развитии растений

Почвенные обменные катионы, определяя во многом свойства почвы, оказывают также и непосредственное влияние на растения.

Вопросу о взаимоотношениях между растениями и обменными катионами посвящено большое число работ. Начало им положил К. К- Гедройц целой серией исследований, проведенных при помощи вегетационного метода (1935).

К. К- Гедройц выяснил отношение растений к различным катионам, когда эти катионы полностью насыщают почву. С этой целью почва (чернозем) обрабатывалась солями различных катионов до полного насыщения этими катионами; избыток солей отмывался водой; почвой набивались сосуды, вносилось полное удобрение (N, Р, К, Mg, S) и производился посев растений.

В  73 даны результаты одного из таких опытов; опытное растение — овес.

Таблица 7 3

Урожай овса (r/сос.) в зависимости от катиона, насыщающего почву

(по Гедройцу, 1935)

Вариант опыта          Полное удобрение    Полное удобрение+СаСОз

            общая масса  зерно  общая масса  зерно

Почва первоначальная        5.9       1,4       5,6       1,2

Почва, насыщенная Са         6,3       1,9       —        —

»          » Sr     5,4       0.8       5,6       1,0

»          » Mg   0,33     0,01     2,4       0,62

»          А1       0,24     0          2,6       0,8

»          » Н      0,21     0,1       5.7       1,6

»          » Fe     0          0          1,0       0,33

»          » Cd    0          0          0          0

Данные  73 позволяют сделать следующие выводы.

1.         При полном насыщении почвы Са растения развиваются так же хорошо и даже несколько лучше, чем на неизменном черноземе. Стоит отметить, что подобный же результат был получен К. К. Гедройцем и в опыте, где не вносилось никакого удобрения. В этом случае хорошее развитие овса заставляет делать предположение, что овес может мириться с отсутствием обменных Mg и К, используя, очевидно, Mg и К фиксированные (необменные) или даже находящиеся в кристаллической решетке.

2.         При почве, насыщенной стронцием, урожай получен почти такой же, как и на почве, насыщенной кальцием.

3.         Все остальные катионы давали минимальные урожаи, причиной чему, очевидно, является их ядовитость или резко кислая реакция (в случае Н-иона). Возможно, что отрицательное действие на урожай оказывало также отсутствие кальция в доступном растениям состоянии (как известно, кальция нет внутри кристаллических решеток коллоидов).

4. При внесении СаС03 в некоторых случаях урожаи повышаются. Особенно высокий урожай при внесении СаС03 получается на почве, насыщенной Н+; это и понятно: кислая реакция почвы нейтрализуется, Са присутствует; следовательно, есть все условия для развития растений.

На основе своих опытов К- К. Гедройц подразделил все катионы на три группы.

К первой группе относятся такие катионы, которые, насыщая почву полностью, дают нормальный урожай растений. Сюда относятся кальций и стронций, а так как последний не имеет практического значения, то можно сказать, что кальций представляет собой единственный катион, который, насыщая почву, создает для растений вполне благоприятные условия.

Вторая группа катионов включает Mg2+, Mn2+, Fe2+, Al3+ и Н+. При полном насыщении ими растения гибнут, но внесение СаС03 в той или иной мере исправляет урожай.

В третью группу входят катионы, обладающие ядовитыми свойствами по отношению к растениям, и внесение СаС03 в этом случае бесполезно. В эту группу входят NH4, Na+, К+, Cd2+, Ва2+, Ni2+,. Со2+, Cu2+. Первые три катиона — NHJ, Na+, К4" вредны, вероятно, прежде всего из-за высокой щелочности среды, которую они создают.

Из приведенных опытов следует, что полное насыщение почвы кальцием является наиболее желательным с точки зрения создания условий для максимального урожая, тем более, что и физические свойства почвы при насыщении ее кальцием оптимальны.

Однако дальнейшие работы К. К. Гедройца, а также исследования, предпринятые Кирсановым, Кедровым-Зихманом и др., показали, что дело обстоит несколько сложнее, и 100-процентное насыщение почвы кальцием не должно быть конечной целью всякого рода химических мелиораций.

Мы не можем признать оптимальным полное насыщение почвы кальцием, так как ряд растений при этом будет страдать от недостатка Mg. Этим, возможно, объясняются некоторые случаи отрицательного действия больших доз извести; оно может быть исправлено внесением доломита (СаС03 MgC03) вместо углекислой извести (СаС03).

Наряду с Mg встает вопрос о введении в состав обменных катионов небольших количеств К, NH4, Na, Н; их присутствие способствует уравновешиванию почвенного раствора как питательной среды для растений. Кроме того, эти одновалентные катионы, присутствуя в небольших количествах, несколько повышают величину потенциала почвенных коллоидов и, тем самым несколько диспергируя их, увеличивают доступность их питательных веществ растениям. Тоз (Toth, 1955) считает «идеальной» почву, имеющую следующий состав обменных катионов: Са — 65%; Mg— 10%, К — 5%, Н — 20%. Едва ли эти цифры действительно соответствуют идеальным соотношениям во всех случаях климата и культур, но в общих чертах они отражают сказанное выше о целесообразном составе обменных катионов.

Необходимо еще указать на желательность присутствия на поверхности коллоидов очень малых количеств катионов — микроэлементов, таких, как Мп, Си, Со, Zn, Ni и др.