В состав почвы входят:
- твердая фаза;
- жидкая фаза, или почвенный раствор;
- газовая (газообразная) фаза, или почвенный воздух.
Почва — самостоятельное естественно-историческое органоминеральное природное тело, возникшее на поверхности Земли в результате длительного воздействия биотических, абиотических и антропогенных факторов, состоящее из твердых минеральных и органических частиц, воды и воздуха и имеющее специфические генетико-морфологические признаки, свойства, создающие для роста и развития растений соответствующие условия. Почва — сложная саморегулирующаяся поликомпонентная биокосная единая система.
Газовая фаза
Газовая фаза является результатом взаимодействия атмосферного воздуха и газов, образующихся в почве. В его составе отмечается более высокое, по сравнению с атмосферным воздухом, содержание углекислого газа — 0,3-1%, иногда до 2-3% и более и меньшее содержание кислорода. Газа фаза отличается высокой подвижностью, которая зависит от множества условий: содержания органического вещества, погодных условий, характера растительности и др.
Достаточное содержание кислорода в почве создает благоприятные условия для деятельности аэробных микроорганизмов. Напротив, при его недостатке складываются условия для развития анаэробных бактерий, которые часто являются патогенными для растений.
Объем почвенного воздуха находится в динамическом равновесии с жидкой фазой: чем больше воды, тем меньше воздуха. Процессы газообмена в почве происходят постоянно в результате разложения органических веществ, дыхания корней растений и почвенных организмов, а также некоторых химических реакций. В результате газообмена надпочвенный воздух обогащается углекислым газом, улучшая условия фотосинтеза. При взаимодействии углекислого газа с водой жидкой фазой происходит слабое подкисление почвенного раствора по реакции:
CO2 + H2O ⇔ H+ + HCO3—.
Подкисление способствует переходу некоторых минеральных веществ твердой фазы, например, фосфатов и сульфата кальция, в доступную для растений форму. Одновременно, избыток углекислого газа приводит к недостатку кислорода и созданию анаэробных условий, что наблюдается при переувлажнении и переуплотнении почв. Недостаток кислорода в газовой фазе тормозит рост и развитие микроорганизмов и растений, препятствует усвоению питательных веществ, усиливает восстановительные процессы в жидкой и твердой фазах.
Почвенный воздух сосредотачивается в некапиллярных порах, то есть в больших промежутках почвы. При заполнении всех пор водой почвенный воздух вытесняется, наоборот, если почва сухая, воздух заполняет все поры — капиллярные и некапиллярные.
Наиболее оптимальное соотношение воды и воздуха складывается на рыхлых структурных окультуренных и обработанных почвах. Регулирование водного и воздушного режимов почв соответствующими обработками в сочетании с применением удобрений и мелиорантов улучшает корневое и воздушное питание растений, тем самым повышает количество и качество продукции, способствует развитию почвенной биоты.
Жидкая фаза
Жидкая фаза, или почвенный раствор, — раствор минеральных и газообразных веществ, растворимых в воде. Является наиболее активной и динамичной фазой почвы, из которой растения усваивают питательные вещества и одновременно происходит взаимодействие растений с удобрениями, мелиорантами, твердой и газообразной фазами.
В состав почвенного раствора входят катионы (Са2+, Мg2+, Н+, Na+, К+, NH4+ и др.), анионы (НСО3—, ОН—, Сl—, NO3—, SO4—, Н2РO4— и др.), водорастворимые органические соединения и растворимые газы CO2, O2, NН3 и др. Поступление ионов в почвенный раствор происходит из твердой и газообразной фаз, удобрений и мелиорантов, выделений почвенной биоты, атмосферных осадков и грунтовых вод. Таким образом, состав и концентрация, кислотность, буферность и осмотическое давление почвенного раствора динамичны и определяются почвенно-климатическими условиями и антропогенным воздействием.
Концентрация солей в почвенном растворе зависит от свойств, минерального состава, типа почвы, природных условий, степени засоления и миграции солей по профилю почвы, антропогенного воздействия и т.д. Концентрация различных солей может варьировать от тысячных до сотых долей процента (10-200 мг/л) в малоплодородных почвах до 1 и более процента (> 10 000 мг/л) в сильнозасоленных (солончаках), в среднеплодородных почвах — около 500 мг/л. Избыток солей более 2000 мг/л обычно негативно воздействует на сельскохозяйственные культуры, особенно в первые 2-4 недели после прорастания семян. С возрастом устойчивость к высоким концентрациям возрастает.
Свойства жидкой фазы в целом определяются водным режимом почвы.
Твердая фаза
Твердая фаза почвы состоит из:
- минеральной части, доля которой составляет от 90% до 99,5%;
- органической, или органическое вещество почвы, на долю который приходится от 0,5% до 10%.
Минеральная часть представляет собой обломки и частицы первичных пород и минералов, вторичные, то есть вновь образованные минералы, оксиды, соли и другие соединения, образующиеся в процессе выветривания и почвообразования. В минеральную часть входят все зольные вещества, 1-3% азота от общего количества.
Органическая часть, или органическое вещество почвы, — это остатки растительных и животных организмов и продукты их разложения и неосинтеза, среди которых преобладает гумус.
На долю кислорода, кремния, алюминия и железа приходится почти 93% твердой фазы, углерода, калия и кальция — 4,6% и 2,5% — на все оставшиеся элементы. Углерод, кислород, водород, фосфор и сера содержатся в минеральной и органической частях, тогда как азот — почти полностью в органической.
Таблица. Усредненный химический состав твердой фазы почвы (% массы) по А.П. Виноградову
| Кислород | Барий | Галлий | |||
| Кремний | Стронций | Олово | |||
| Алюминий | Цирконий | Кобальт | |||
| Железо | Фтор | Торий | |||
| Углерод | Хром | Мышьяк | |||
| Кальций | Хлор | Йод | |||
| Калий | Ванадий | Цезий | |||
| Натрий | Рубидий | Молибден | |||
| Магний | Цинк | Уран | |||
| Водород | Церий | Бериллий | |||
| Титан | Никель | Германий | |||
| Азот | Литий | Кадмий | |||
| Фосфор | Медь | Селен | |||
| Сера | Бор | Ртуть | |||
| Марганец | Свинец | Радий |
Литература
Агрохимия. Учебник/В.Г. Минеев, В.Г. Сычев, Г.П. Гамзиков и др.; под ред. В.Г. Минеева. — М.: Изд-во ВНИИА им. Д.Н. Прянишникова, 2017. — 854 с.
Ягодин Б.А., Жуков Ю.П., Кобзаренко В.И. Агрохимия/Под ред. Б.А. Ягодина. — М.: Колос, 2002. — 584 с.: ил.
