Роль почвенного раствора в продукционном процессе

Почвенные растворы служат непосредственным источником питания растений. К.Гедройц еще в 1906 году писал, что дальнейшие успехи агрономии зависят от развития исследований почвенных растворов ввиду той важной роли, которую они играют и в почвообразовании, и в жизни растений. Изменение концентрации и состава растворов ведет к изменению режима водного и минерального питания растений, что, естественно, непосредственно отражается на их развитии и продуктивности. Поэтому человек своими разнообразными воздействиями на почву в процессе сельскохозяйственного производства по существу всегда стремится регулировать тем или иным способом состав почвенного раствора, сделать его состав оптимальным для получения наиболее высокой продуктивности агроценозов.

Орошение и осушение почв наряду с созданием благоприятного водного режима и режима аэрации позволяют в одном случае разбавить слишком концентрированные растворы, в другом — понизить концентрацию оксидных соединений железа и других элементов, токсичных для растений. Внесение удобрений способствует оптимальному содержанию в почвенных растворах элементов-биофилов. Успех этих мероприятий в значительной мере определяется правильностью и точностью инженерных и агрономических приемов и, соответственно, функционированием агроценоза в целом.

Для питания растений большую роль играет осмотическое давление почвенного раствора. Если осмотическое давление почвенного раствора равно осмотическому давлению клеточного сока растений или выше его, то поступление воды в растения прекращается. Сосущая сила корней большинства сельскохозяйственных растений не превышает 100-120 МПа.

Осмотическое давление зависит от концентрации почвенного раствора и степени диссоциации растворенных веществ. В незасоленных почвах осмотическое давление составляет не более 10 Мпа; большие дозы удобрений могут повысить его до 15-20 Мпа. Осмотическое давление сильно изменяется при изменении влажности почвы, т.к. концентрация почвенного раствора при этом сильно варьирует. При уменьшении влажности от НВ до В3 (влага завядание) концентрация раствора изменяется в 5-6 раз и соответственно возрастает осмотическое давление. При повышение осмотического давления почвенного раствора нарушается нормальное развитие сельскохозяйственных культур. У пшеницы, например, наблюдается задержка кущения, но ускоряется колошение, цветение и созревание, уменьшается урожайность, но увеличивается содержание белка в зерне.

Осмотическое давление определяется криоскопическим методом по точке замерзания почвенного раствора.

Наиболее высоким осмотическим давлением почвенного раствора характеризуются засоленные почвы, особенно тяжелые по механическому составу, с высокой поглотительной способностью. В почвенных растворах среднезасоленных почв оно составляет 30-40 Мпа, в сильнозасоленных — 50-60 МПа. При концентрации почвенного раствора 20-50 г/л осмотическим давление может возрастать до 150-260 Мпа. На предельное значение осмотического давления, при которых влага перестает поступать в растения, существенное влияние оказывает состав растворов. Так, в песчаных почвах при сульфатном засолении предельное осмотическое давление, при котором растение начинает ощущать острый дефицит влаги, составляет 150 Мпа, а при хлоридном засолении — 260 Мпа.

Осмотическое давление почвенного раствора существенно отличается в разных типах почв и в отдельных горизонтах одной и той же почвы:

Влияние засоления почв на культурные растения хорошо прослеживается на примере хлопчатника. Исследования в Средней Азии показали, что всходы хлопчатника переносят концентрацию почвенного раствора, не превышающую 5-8 г/л. Нормальное развитие хлопчатника в последующих фазах развития требует, чтобы общая концентрация солей почвенного раствора в пахотном горизонте не превышала 10-12 г/л. Существуют два переломных момента в реакции растений на повышение концентрации почвенного раствора. При хлоридно-сульфатном засолении до концентрации 12 г/л почвенные растворы не токсичны для хлопчатника, при концентрации раствора от 12 до 25 г/л хлопчатник гибнет. Крайний предел концентрации почвенного раствора, когда растение хлопчатника уже гибнет — 30 г/л (в этих опытах почвенные растворы выделялись прессом при давлении 1530 Мпа и влажности, равной НВ).

Для сельскохозяйственных растений весьма неблагоприятны также щелочная реакция почвенного раствора и высокое содержание в нем соды (Na₂CO₃). Такие условия создаются, в частности, на засоленных луговых почвах. Почвенный раствор столбчатого горизонта солонца содержит до 2 г/л соды при рН 8,6, а раствор подсолонцового горизонта имеет 4 г/л соды при рН 9,1 — 10,0. Эти количества, безусловно, токсичны для сельскохозяйственных культур. Почвы этого типа нуждаются в химических мелиорациях.