Поглотительная способность почвы

Поглотительная способность почвы — свойство почвы задерживать вещества, растворённые в почвенном растворе и контактирующие с её твёрдой фазой. Поглотительная способность обеспечивается почвенным поглощающим комплексом.

Учение о поглотительной способности почв разработал К. К. Гедройц, дальнейшее развитие оно получило в работах Г. Вигнера и С. Маттсона.

В зависимости от способа поглощения различают виды поглотительной способности почв:

механическую;
физическую;
обменную (физико-химическую);
химическую;
биологическую.

Механическая поглотительная способность

Механическая поглотительная способность почв — способность механически удерживать в порах почвы частицы, взмученные в проходящей через профиль почвы воде. При этом удерживаются суспензии алюмосиликатных и органических частиц в коллоидном состоянии.

Механическая поглотительная способность зависит от пористости почвы, размера пор, дисперсности вещества. Глинистые и суглинистые почвы характеризуются большей механической поглотительной способностью, чем песчаные и супесчаные.

Механическая поглотительная способность позволяет сохранять в почве коллоидные фракции плохо растворимых удобрений и мелиорантов. Этот вид поглотительной способности также играет роль в распределении микроорганизмов по профилю почвы.

Физическая поглотительная способность

Физическая поглотительная способность почв — способность удерживать на поверхности твёрдой фазы минеральные и органические вещества под действием адсорбционных сил. Физическое поглощение обусловлено наличием высокодисперсной фазы почвы «почва + почвенный раствор», обладающей поверхностной энергией, благодаря которой происходит притягивание и накопление почвенной воды и содержащихся в ней веществ на поверхности твёрдых частиц почвы. В крупнозернистых, например, песчаных почвах, адсорбционные силы относительно небольшие, поэтому физическая поглотительная способность их низкая. С увеличением дисперсности почв, количества ила и коллоидной фракции адсорбционные силы возрастают.

Физическое поглощение в почве может возникать также в результате коагуляции (слипания) коллоидных частиц. Этот процесс останавливает вымывание илистой фракции почвы.

При данном виде поглощения содержащиеся в почвенном растворе вещества не претерпевают изменений.

Повышение концентрации растворённого вещества в слое дисперсионной среды, примыкающей к частицам твёрдой фазы, называется положительной адсорбцией. Вещества, приводящие к увеличению поверхностного натяжения дисперсионной среды, вызывают отрицательную адсорбцию. В случае положительной адсорбции дисперсная фаза притягивает из дисперсионной среды к своей поверхности растворённые вещества, при отрицательной адсорбции — отталкивает. Положительно адсорбируются гидраты оксидов металлов и соли, образованный сильными основаниями и слабыми кислотами (гидролитически щелочные). Анионы адсорбируются отрицательно.

Положительная адсорбция снижает вымывание растворённых веществ в глубокие слои почвы и поддерживает концентрацию питательных веществ в корнеобитаемом слое.

В связи с большим количеством факторов, способных оказывать влияние на физическое поглощение, этот вид поглощения является динамическим.

Определить физическое поглощение сложно, так как оно находится во взаимосвязи с химическим поглощением и обменной адсорбцией.

Физическое поглощение имеет значение для рационального использования растворимых удобрений. Например, хлорид-ионы в больших количествах являются токсичными для многих культур, поэтому хлорсодержащие удобрения вносят осенью, чтобы за время осенне-весенних осадков произошло их вымывание из пахотного слоя. Наоборот, для нитратных удобрений такое вымывание нежелательно, поэтому их вносят весной перед посевом или в подкормках.

Физическая поглотительная способность почв имеет экологическое значение: адсорбция пестицидов уменьшает их проникновение в сопредельные среды, в том числе растения.

Обменная поглотительная способность

Обменная, или физико-химическая, поглотительная способность почв — способность мелкодисперсных коллоидов почвенных частиц с отрицательным зарядом поглощать катионы из раствора.

Обменное поглощение в почвах впервые было исследовано К. К. Гедройцем, который сформулировал основной закон обменной адсорбции почв: все почвы обладают способностью обменивать содержащиеся в их поглощающем комплексе катионы на катионы электролитов, причём количество катионов, поглощённых почвой, эквивалентно равно количеству катионов, вытесненных в раствор.

При обменном поглощении электролиты почвенного раствора вступают в обменную химическую реакцию с молекулами на поверхности почвенных частиц. При обменном поглощении концентрация раствора не меняется, а меняется состав катионов в растворе, концентрация анионов при этом почти не меняется. При поглощении катиона из раствора почва отдаёт в раствор эквивалентное количество другого катиона, который до этого находился в твёрдой фазе:

$${ППК Ca + 2NH_4^+ \rightleftarrows ППК (NH_4)_2 + Ca^{2+};}$$

$${ППК Ca + 2Na^+ \rightleftarrows ППК Na_2 + Ca^{2+};}$$

Реакцию обмена удобрения с почвенным поглощающим комплексом (ППК) можно представить следующим уравнением:

$${ППК \begin{array}{c} Ca \\ Mg \\ H \end{array} + 5NH_4NO_3 \rightleftarrows ППК \begin{array}{c} NH_4 \\ NH_4 \\ NH_4 \\ NH_4 \\ NH_4 \end{array} + Ca(NO_3)_2 + Mg(NO_3)_2 + HNO_3.}$$

Обменная поглотительная способность почв играет огромную роль в питании растений и превращении удобрений, определяет реакцию и буферные свойства твёрдой и жидкой фаз, а также катионо-анионный состав и концентрацию почвенного раствора. Чем выше ёмкость поглощения почвы, тем экономически более выгодно и экологически безопаснее разовое (запасное, периодическое) внесение высоких доз удобрений и мелиорантов. Напротив, чем ниже ёмкость поглощение, тем эффективнее дробное внесение небольших доз удобрений и мелиорантов.

Почвенный поглощающий комплекс (ППК)

Почвенный поглощающий комплекс (ППК) — совокупность минеральных, органических и органо-минеральных мелкодисперсных частиц (коллоидов) твёрдой фазы почвы. Термин введён К. К. Гедройцем.

Мелкодисперсные частицы имеют размер от 0,25 до 1 мкм и являются носителями обменной поглотительной способности почвы. С увеличением размера способность к обменному поглощению снижается.

Механизм обменного поглощения органическими коллоидами

Органические коллоиды представлены преимущественно гумусовыми веществами. Способность органического вещества почвы к адсорбции катионов определяется кислотной (ацидоидной) природой перегнойных веществ, за счёт которых органические коллоиды имеют отрицательный заряд от карбоксильных групп:

$${RCOOH \to RCOO^- + H^+.}$$

Реакцию катионного обмена органических почвенных коллоидов, можно представить в следующем виде:

$${(RCOO)_2Ca + 2K^+ \rightleftarrows 2RCOOK + Ca^{2+}.}$$

Механизм обменного поглощения катионов минеральными коллоидами

К минеральным коллоидам относятся кристаллические глинистые минералы каолинитовой и монтмориллонитовой групп, гидрослюды и аморфные соединения (гидраты оксидов металлов, кремниевая кислота и др.).

Способность к обмену катионов у минеральных частиц мелкодисперсной фракции также связана с отрицательным зарядом. Возникновение отрицательного заряда у почвенных минералов обусловлено наличием изоморфных замещений в силикатных и алюмосиликатных структурах. Соединение состава (SiO₂))_n нейтрально, но если в кремнекислородной структуре часть атомов кремния в тетраэдрической координации будет замещена на атомы алюминия, то это приводит к образованию отрицательного заряда:

[(SiO₂))_n]

нейтральная структура

[(SiO₂)_n-1AlO₂]^-

структура с отрицательным электрическим зарядом

Отрицательный заряд в алюмосиликатах уравновешивается соответствующим количеством катионов.

У глинистых минералов мелкодисперсной фракции почвы, эти катионы способны к диссоциации и обмену на другие катионы:

$${\lbrack (SiO_2)_{n-1}AlO_2 \rbrack K → \lbrack (SiO_2)_{n-1}AlO_2 \rbrack ^- + K^+.}$$

Высокая ёмкость поглощения минералов группы монтмориллонита объясняется строением кристаллической решётки, которая состоит из плоских пакетов следующего вида:

$${\dots O_3Si_2O_2OHAl_2OHO_2Si_2O_3 \dots}$$

Такая структура нейтральна, алюминий, расположенный в центральной части пакета, образует слой с октаэдрической координацией, и в этом положении отрицательный заряд алюмосиликатной структуре не сообщается. Однако заряд появляется, если алюминий частично замещается атомом кремния в кремнекислородном слое:

$${\lbrack \dots O_3Si_2O_2OHAl_2OHSiAlO_2 \dots \rbrack ^-.}$$

Таким образом, влияние алюминия на заряд алюмосиликатной структуры определяется его положением. Алюминий, образующий самостоятельный алюмокислородный или алюмогидроксильный слой с октаэдрической координацией, не обладает ацидоидными свойствами. Монтмориллонит может получать отрицательный заряд за счёт изоморфного замещения, например, частичной замены алюминия в октаэдрической координации на магний:

$${\lbrack \dots O_3Si_2O_2OHAlMgOHO_2Si_2O_2 \dots \rbrack ^-.}$$

Высокая обменная способность минералов этого типа обусловлена также обменной способностью внутренней части микрокристаллической структуры, вследствие того, что при набухании минерала раствор проникает в межпакетные пространства кристаллической решётки. Другие минералы мелкодисперсной фракции, например каолинит, имеют более плотную упаковку, вследствие чего обмен катионов происходит только на внешней поверхности микрокристаллов.

Механизм обменного поглощения анионов

Частицы органических и минеральных коллоидов несут отрицательный заряд, за исключением коллоидов гидроксидов алюминия и железа. Наличие отрицательного заряда объясняет способность большинства почв к поглощению катионов, а не анионов.

Однако глинистые минералы каолинитовой группы в условиях кислой реакции могут приобретать положительные заряды. Состав и строение пакетов каолинита можно представить в следующем виде:

$${\dots O_3Si_2O_2OHAl_2(OH)_3 \dots}$$

Гидроксильные группы, связанные с алюминием в октаэдрическом слое, расположенном на внешней поверхности микрокристаллических частиц каолинита, при кислой реакции могут отщепляться, образуя на отдельных участках микрокристаллических частицы положительный заряд. По сравнению с минералами монтмориллонитовой группы в каолините содержится больше алюминия и меньше — кремниевой кислоты. Алюминий не только не сообщает ацидоидных свойств, но может проявлять основные (базоидные) свойства:

$${\lbrack \dots O_3Si_2O_2OHAl_2(OH)_2 \dots \rbrack ^+ + OH^-.}$$

В ещё большей степени основные свойства проявляются в кислой среде у свободных, не связанных с кремниевой кислотой, гидроксидов алюминия и железа:

$${\lbrack Fe(OH)_3 \rbrack _n \to \lbrack Fe_n(OH)_{3n-1} \rbrack ^+ + OH^-,}$$

$${\lbrack Al(OH)_3 \rbrack _n \to \lbrack Al_n(OH)_{3n-1} \rbrack ^+ + OH^-.}$$

Микрокристаллические частицы с положительным зарядом способны поглощать из почвенного раствора анионы, обменивая их на OH^-. По этой причине, чем больше в поглощающем комплексе минералов каолинитовой группы и гидроксидов алюминия и железа, тем ниже катионная обменная способность и тем выше способность к обменному поглощению анионов.

Основные свойства таких коллоидов проявляются на сильнокислых дерново-подзолистых почвах, краснозёмах, желтозёмах, болотных почвах и почвах, обогащённых гидроксидами железа и алюминия. Пример обменного поглощения анионов удобрений можно представить уравнением:

$${\lbrack Al(OH)_2 \rbrack HPO_4 + (NH_4)_2SO_4 \leftrightarrows \lbrack Al(OH)_2 \rbrack SO_4 + (NH_4)_2HPO_4.}$$

Равновесие обменного поглощения

Реакция обмена протекает в эквивалентных соотношениях и является обратимой. При этом устанавливается динамичное равновесие между твёрдой фазой почвы и раствором. Равновесие зависит от состава и концентрации раствора, природы анионов и катионов, свойств почвы. Удобрения, мелиоранты, степень и интенсивность минерализации органического вещества, влажность, потребление ионов растениями, жизнедеятельности микроорганизмов влияют на равновесие.

Скорость обменных реакций высокая: за 3-5 минут от момента внесения водорастворимых удобрений с ППК обменивается на эквивалентное количество до 85 % катионов ППК.

Энергия поглощения катионов

Для оценивания сорбируемости катионов К. К. Гедройц ввёл понятие «энергия поглощения катионов». Разные катионы характеризуются различными энергиями поглощения и удерживания в поглощённом состоянии. Чем выше относительная атомная масса и больше заряд катиона, тем сильнее его поглощение и труднее вытеснение из поглощённого состояния. В ряду одновалентных катионов поглощение увеличивается в порядке:

$${Li^+ < Na^+ < NH_4^+ < K^+ < Rb^+;}$$

относительная атомная масса этих катионов соответственно равна 7, 23, 18, 39, 85. Среди одновалентных катионов из-за меньших размеров ионов в гидратированном состоянии исключением являются аммоний и водород H⁺ или H₃O⁺ (гидроксоний), который по энергии поглощения в 4 раза превосходит кальций и в 17 раз — натрий.

Двухвалентные катионы располагаются в ряду:

$${Mg^{2+} < Ca^{2+} < Co^{2+};}$$

относительная атомная масса 24, 40, 59 соответственно.

Трёхвалентные:

$${Al^{3+} < Fe^{3+};}$$

относительная атомная масса 27 и 56 соответственно.

По возрастанию способности к поглощению катионы располагаются в ряду:

$${Li^+ < Na^+ < NH_4^+ < K^+ < Rb^+ << Mg^{2+} < Ca^{2+} < Co^{2+} << Al^{3+} < Fe^{3+}.}$$

Возрастание энергии поглощения катионов с ростом их атомной массы объясняется уменьшением степени гидратации. Слабо гидратированные катионы сильнее притягиваются поверхностью коллоида. Минералы каолинитовой группы поглощают катионы наружной поверхностью кристалла, так как имеют небольшое свободное пространство между пакетами кристаллической решетки (2,8 Å). У минералов монтмориллонитовой группы свободное пространство между пакетами больше и составляет в сухом состоянии 9,4 Å, при набухании — до 21 Å.

Необменное поглощение катионов

Катионный обмен может протекать на внешней (экстрамицелярно) и внутренней поверхности коллоидов (интрамицелярно).

Глинистые минералы группы монтмориллонита с трёхслойной кристаллической решёткой, расширяясь при увлажнении, могут поглощать катионы экстрамицелярно и интрамицелярно. При подсыхании почвы, межпакетное пространство сокращается и замыкает поглощённые катионы в гексагонах. При увлажнении катионы вновь становятся доступны растениям.

Поглощение калийных и аммонийных катионов увеличивается с ростом содержания минералов группы монтмориллонита. Внесение аммиачных и калийных удобрений в слои почвы с устойчивой влажностью (более глубокие слои), позволяет снизить необменное поглощение (фиксацию) катионов и сохранить их в доступной для растений форме. На чернозёмных почвах необменное поглощение выражено сильнее, чем на дерново-подзолистых. Оно возрастает при периодическом увлажнении и высушивании.

Ёмкость поглощения катионов почвой

Ёмкость поглощения катионов почвой, или ёмкость катионного обмена (ЕКО), — максимальное количество катионов, которые могут быть обменно поглощены почвой. Ёмкость поглощения для конкретной почвы является постоянной величиной.

$${T = \frac{m}{A},}$$

где m - максимальное количество катионов, которое может быть обменно поглощенно почвой, ммоль; A - атомная масса катиона. Ёмкость поглощения выражают в миллимолях (ммоль) на 100 г почвы, или устаревшее выражение мг·экв на 100 г.

Пример 1.

Если 100 г почвы содержат 500 мг поглощённого кальция в отсутствии других катионов, то ёмкость поглощения будет равна: 500 : 20 = 25 ммоль-эквивалент/100 г почвы, где 20 — эквивалентная атомная масса кальция, а 1 ммоль-эквивалент кальция равен: 40 : 2 = 20 мг, где 40 мг/ммоль — атомная масса кальция, 2 — эквивалент вещества, равный валентности атома кальция. Если весь кальций (в примере 500 мг) вытеснить катионом аммония NH₄⁺, то поглотится 450 мг NH₄⁺, так как эквивалентная масса иона NH₄⁺ равна 18 мг. Поэтому при обмене Ca²⁺ на NH₄⁺ на место 20 мг Ca поглощается 18 мг аммония. Ёмкость поглощения при этом остаётся одинаковой: в миллимолях-эквивалентах она также будет равна 25 ммоль/100 г почвы, так как 450 : 18 = 25.

Пример 2.

Если 100 г почвы содержат в обменно-поглощённом состоянии 160 мг кальция, 24 мг магния и 3 мг водорода, то ЕКО (Т) будет равна:

T = 160/20 + 24/12 + 3/1 = 13 мг·экв/100 г,

где 20, 12, 1 мг·экв/ммоль — эквивалентные атомные массы кальция, магния и водорода соответственно.

Факторы, влияющие на ёмкость поглощение

Влияние содержания высокодисперсных частиц в почве

Почвы с высоким содержанием мелкодисперсных частиц отличаются высокой ёмкостью поглощения:

у глинистых почв она выше, чем у песчаных;
у богатых органическим веществом почв она выше, чем у бедных.

Влияние химического и минералогического состава почвенных коллоидов

Разные группы коллоидов почвы отличаются по ёмкости поглощения. Из глинистых минералов наибольшей ёмкостью катионного поглощения обладают монтмориллонитовые минералы, характеризующиеся высокой дисперсностью, их ёмкость поглощения достигает — 60-150 ммоль/100 г минерала. Каолинит отличается низкими дисперсностью и активной поверхностью, ёмкость поглощения катионов — 3-15 ммоль/100 г минерала.

Органические почвенные коллоиды обладают большей поглотительной способностью по сравнению с минеральными. Ёмкости обмена катионов гуминовыми кислотами различного происхождения определяются наличием функциональных групп: гуминовые кислоты подзолистых почв имеют ёмкость около 350 ммоль/100 г вещества при pH = 7,0, а гуминовые кислоты чернозёмов и каштановых почв — 400-500 ммоль/100 г при тех же условиях. Поэтому чернозёмы отличаются более высокой величиной ёмкости поглощения — 40-60 ммоль/100 г почвы (по другим данным 20-70 ммоль/100 г почвы) по сравнению с дерново-подзолистыми, ёмкость поглощения которых составляет 10-15 ммоль/100 г (для песчаных дерново-подзолистых — 5-10 ммоль/100 г). Ёмкость поглощения органического вещества твёрдой фазы почвы в 10-30 раз больше минеральной части, а при содержании гумуса 5-6% на его долю приходится свыше 50% общей ёмкости.

Ёмкость поглощения аморфных минеральных коллоидов зависит от соотношения в их составе SiO₂ : R₂O₃. Чем больше кремниевой кислоты и меньше оксидов алюминия железа, тем выше величина ёмкости поглощения. Этим объясняется низкая ёмкость поглощения дерново-подзолистых почв.

Влияние реакции почвенной среды

Почвенные коллоиды проявляют ацидоидные свойства в большей степени в условиях нейтральной или слабощелочной среды. При кислой реакции заряд почвенных коллоидов уменьшается, снижая ёмкость поглощения.

Состав поглощённых катионов

В обменно-поглощённом состоянии все почвы содержат кальций и магний, в выщелоченных, обыкновенных и мощных чернозёмах доля кальция (30-40 ммоль) и магния (5-10 ммоль) достигает 80-90% при небольшом количестве катионов водорода и алюминия. В южных чернозёмных, каштановых почвах и серозёмах в составе поглощённых катионов преобладают кальций и магний, с небольшой долей натрия, водород отсутствует. В солонцах и солончаках в обменно-поглощённом состоянии содержится кальций, магний и натрий. В краснозёмах, желтозёмах, подзолистых и дерново-подзолистых почвах в состав поглощённых катионов входят кальций, магний, алюминий, водород и железо. Катионы калия и аммония в обменно-поглощённом состоянии в небольшом количестве присутствуют во всех почвах.

Содержание в ППК щелочных катионов калия и натрия более 3-5% ЕКО приводит к диспергированию коллоидной фракции, резко ухудшая свойства щелочных почв. При взаимодействии с удобрениями, мелиорантами и минеральными солями почвенного раствора поглощённый натрий переходит в раствор и образует гидролитически щелочные соли:

$${ППК Na_2 + Ca(HCO_3)_2 \leftrightarrows ППК Ca + 2NaHCO_3;}$$

$${NaHCO_3 + H_2O \leftrightarrows NaOH + H_2O + CO_2.}$$

Высокое содержание в ППК обменно-поглощённых катионов водорода, алюминия, железа и марганца, что характерно для подзолистых и болотных почв, желтозёмов, краснозёмов, ухудшает свойства кислых почв. Катион водорода постепенно разрушает минеральные коллоиды ППК, снижая обменную способность и ухудшая структуру почвы.

Оптимальная ёмкость катионного обмена

Чем выше ёмкость катионного поглощения почвы, тем большее количество различных катионов она способна сохранить от вымывания, обеспечивая этим лучшие условия питания, роста и развития растений. Кроме того, повышение ёмкости катионного обмена положительно влияет на устойчивость почв к антропогенному воздействию, в частности к химическому загрязнению.

Управление ёмкостью катионного обмена

Соотношения и состав обменно-поглощённых катионов разных почв регулируются внесением удобрений и мелиорантов. На кислых почвах катионы водорода, алюминия, железа и марганца вытесняются из ППК при внесении известковых мелиорантов, на щелочных — катионы натрия — внесением гипсосодержащих. В обоих случаях отрицательно влияющие на культуры катионы замещаются кальцием.

Химическая поглотительная способность

Химическая поглотительная способность почв — способность почвы переводить анионы и катионы почвенного раствора в труднорастворимые вещества.

Нитраты и хлориды (NO₃^- и Cl^-) не участвуют в химическом поглощении, так как не образуют ни с одним катионом почвенного раствора труднорастворимые вещества. Карбонаты и сульфаты (CO₃^2-, SO₄^2-) химически поглощаются при высоком содержании в почвах кальция Ca²⁺ и магния Mg²⁺. Фосфаты достаточно легко образуют труднорастворимые соединения со всеми двух- и трёхвалентными катионами (Ca²⁺, Mg²⁺, Fe³⁺, Al³⁺).

В нейтральных почвах или со слабощелочной реакцией, содержащих обменно-поглощённый кальций, гидрокарбонаты кальция или магния в почвенном растворе, происходит химическое поглощение фосфат-ионов в результате образования малорастворимых фосфатов кальция и магния. Так, при внесении в почву с высоким содержанием кальция водорастворимых фосфорных удобрений происходят реакции:

$${Ca(H_2PO_4)_2 + Ca(HCO_3)_2 \to 2CaHPO_4 + 2H^+ + CO_3^{2-},}$$

$${Ca(H_2PO_4)_2 + 2Ca(HCO_3)_2 \to Ca_3(PO_4)_2 + 8H^+ + 4CO_3^{2-}.}$$

Образующиеся в результате аналогичных химических реакций малорастворимые соли осаждаются и переходят из почвенного раствора в твёрдую фазу почвы.

Наряду с химическим поглощение (ретроградацией) фосфатов в почвах возможен обратный процесс — мобилизация фосфора: перевод его из недоступных форм в доступные. Мобилизация происходит при подкислении почв:

$${Ca_3(PO_4)_2 + 2H^+ = 2CaHPO_4 + Ca^{2+};}$$

$${2CaHPO_4 + 2H^+ = Ca(H_2PO_4)_2 + Ca^{2+}.}$$

В почвах с гидролитической кислотностью выше 2,5 мг·экв/100 г растения способны усваивают трёхзамещённые фосфаты. Причём, чем кислее почва, тем интенсивнее происходит этот процесс, не уступая поглощению однозамещённых фосфатов.

В кислой среде могут образовываться малорастворимые фосфаты железа и алюминия:

$${Fe(OH)_3 + H_3PO_4 \rightarrow FePO_4 + 3H_2O или}$$

$${Al(OH)_3 + H_3PO_4 \rightarrow AlPO_4 + 3H_2O.}$$

В отличие от фосфатов кальция фосфаты алюминия и железа нерастворимы в почвенном растворе с кислой реакцией среды. Поэтому химическое поглощение фосфатов в разных почвах происходит по-разному. В почвах с кислой реакцией образуются нерастворимые фосфаты железа, алюминия и марганца, а с нейтральной и щелочной реакцией — образуются малорастворимые фосфаты кальция.

Свежеосажденные трёхзамещённые фосфаты железа, алюминия и кальция могут поглощаться благодаря корневым выделениям растениями, однако при старении осадков их доступность растениям снижается. Двузамещённый фосфат кальция (CaHPO₄) растворим в слабых кислотах и поэтому за счёт кислых корневых выделений усваивается растениями. В период от прорастания семян до появления развитых корней растения потребляют только водорастворимые однозамещённые фосфаты. Однако именно они быстро химически связываются во всех типах почв как с растворимыми, так и находящимися в поглощённом состоянии ионами кальция, магния, железа и алюминия.

По возрастанию способности к химическому поглощению фосфатов почвы располагаются в последовательности: чернозёмы < серозёмы < дерново-подзолистые почвы < краснозёмы.

Интенсивное поглощение фосфатов обусловливает необходимость внесения и заделки фосфорных удобрений на определенную глубину вблизи расположения корней, так как мигрировать они не могут. Для уменьшения химического поглощения доступных форм фосфора удобрений уменьшают суммарную поверхность контакта их с почвой посредством гранулирования порошковидных форм и локализации при допосевном внесении.

Биологическое поглощение

Биологическое поглощение — поглощение растениями и микрофлорой почвы питательных веществ, удобрений и воздуха. В процессе жизнедеятельности растений и почвенных микроорганизмов накапливается органическое вещество, включающее зольные элементы и азот. К биологическому поглощению относится фиксация свободного азота азотфиксирующими микроорганизмами.

Часть питательных веществ, вносимых в почву с удобрениями потребляется микроорганизмами. Так, в окультуренных дерново-подзолистых почвах в плазме микробных клеток содержится около 125 кг азота, примерно 40 кг P₂O₅ и около 25 кг K₂O на 1 га.

Особенностью процесса биологического поглощения является избирательность: корни растений и микроорганизмы усваивают из почвы те элементы, в которых они нуждаются.

Биологическое поглощение является единственным способом длительного сохранения нитратов и хлоридов в почве. Согласно исследованиям, проведенным радиоизотопным методом с помощью изотопа ¹⁵N, в органической форме в почве закрепляется 10-20% азота в форме нитратов и 20-40% в аммонийной форме от вносимых азотных удобрений.

На интенсивность биологического поглощения влияет:

воздушный режим почв;
содержание органического вещества почвы, растительных остатков и органических удобрений;
тепловой режим почв;
реакции среды.

При сильно выраженном процессе биологического поглощения возможно отрицательное влияние на питание растений.

Регулирование биологического поглощения достигается применением органических, минеральных и бактериальных удобрений, известкования, севооборота, сроками и способами обработки почв и другими агротехническими приёмами.

Литература

Минеев В. Г., Сычёв В. Г., Гамзиков Г. П. и др. Агрохимия. Учебник. / Под ред. Минеева В. Г. М.: Изд-во ВНИИА им. Д. Н. Прянишникова. 2017
Ягодин Б. А., Жуков Ю. П., Кобзаренко В. И. Агрохимия. / Под ред. Б. А. Ягодина М.: Колос. 2002