25 °С и окислительно-восстановительном потенциале почвенного раствора

Eh < 0,35 В (ре– < 5,9).

Необходимо отметить, что в процессе денитрификации часто происходит образование заметных количеств гемиоксида азота. Ежегодная эмиссия N2О из почв может достигать 20–50 г/га. Как известно, инертный в тропосфере, гемиоксид азота, достигая стратосферы, разлагается с образованием оксида азота, нарушающего нулевой цикл озона. Поэтому увеличение количества образующегося в почве гемиоксида азота, которое связано с ростом использования азотных удобрений, может оказать разрушающее влияние на озоновый слой планеты.

5. Соединения фосфора в почвах

Общее количество фосфора в верхнем слое почвы в среднем составляет около 1 000 кг/га. Главный источник его поступления — почвообразующие породы, некоторая незначительная часть поступает с атмосферными осадками. Ежегодно с урожаем сельскохозяйственных растений из почвы выносится от 10 до 40 кг/га фосфора. Поэтому значительные количества его соединений дополнительно вносятся в почву с органическими и минеральными удобрениями. Соединения фосфора в почве содержатся в почвенном растворе, находятся в адсорбированном состоянии на поверхности неорганических компонентов почвы, присутствуют в твердой фазе почв в виде аморфных и кристаллических минералов и входят в состав органических соединений почвы.

Взависимости от вида почв, содержание фосфора в органических соединениях изменяется от 10–20 % (дерново-подзолистые почвы) до 70–80 % (черноземные почвы) от его общего содержания в почвенном слое. Основное количество (до 60 %) органических соединений фосфора во многих почвах находится в виде инозитолфосфатов, которые представляют собой эфиры ортофосфорной кислоты и насыщенного шестиатомного циклического спирта — циклогексангексола, или инозита. В результате присоединения к инозиту шести молекул ортофосфорной кислоты образуется 12-основная инозит-гексафосфорная кислота. При неполном фосфорилировании возникают пента-, тетра-, три-, ди- и моноинозитолфосфаты.

Всоставе гуминовых и фульвокислот может находиться от 2–3 до 50–80 % всего фосфора, содержащегося в органической части почв. Его концентрация в гуминовых кислотах колеблется от 0,03–0,05 до 0,3–0,5 %. Часть этого фосфора представлена также инозитолфосфатами. Около 1 % фосфора органической части почв сосредоточено в липидах, 2–3 % — в нуклеиновых кислотах. Помимо этих соединений, в почве идентифицированы фосфопротеины, сахарофосфаты и фосфорилированные карбоновые кислоты. Фосфаты принимают участие и в образовании органоминеральных соединений в почве, в этом случае ортофосфаты, например, могут быть связаны с органическими соединениями через катионные мостики железа, алюминия или кальция.

Минеральная часть твердой фазы почв представлена в основном ортофосфатами, преимущественно минералами апатитовой группы (табл. 11). Все встречающиеся в почве ортофосфаты относятся к труднорастворимым соединениям.

99

Таблица 11. Основные фосфорсодержащие соединения почв

Вещество	Формула
Гидрофосфат кальция	СаНРО4
Фосфат кальция	β-Са3(РО4)2
Ортофосфат кальция	Са3(РО4)2 · 3Н2О
Гидроксилапатит	Са10(РО4)6(ОН)2
Фторапатит	Са10(РО4)6F2

Трансформация соединений фосфора в почве связана с протеканием процессов минерализации органических фосфорсодержащих веществ, а также процессов иммобилизации, фиксации и мобилизации его неорганических соединений.

Минерализация — процесс превращения органических соединений фосфора в минеральные. Этот процесс протекает в почве в результате деятельности микроорганизмов. При этом под воздействием различных ферментов, например фитаз, происходит выделение из органических веществ остатков ортофосфорной кислоты. Последующие их превращения будут определяться свойствами почвенного раствора и составом твердой фазы почв.

Иммобилизация — превращение неорганических соединений фосфора в органические формы в процессе развития живых организмов. При этом фосфор переходит, например, в молекулы фосфолипидов или нуклеиновых кислот микробных клеток и в форме органических фосфорсодержащих соединений становится недоступным для других организмов.

Фиксация фосфора — это переход растворимых фосфорных соединений в менее растворимое состояние за счет образования прочных связей с минеральными компонентами почвы. Фиксация протекает в результате образования труднорастворимых минералов и в процессе хемосорбции фосфат-ионов из почвенного раствора. Хемосорбция осуществляется в результате связывания фосфат-ионов с ионами Al, Fe или Са, которые находятся на поверхности минералов. В случае взаимодействия фосфат-ионов с катионами железа, алюминия или кальция, присутствующими в растворе, возможно образование и выпадение малорастворимых соединений.

Мобилизация — увеличение подвижности соединений фосфора, связанное с превращением труднорастворимых соединений в более растворимые, или переход их в почвенный раствор. Для большинства почв главный путь мобилизации связан с переходом соединений кальция из трикальцийфосфата в гидрофосфат или дигидрофосфат кальция:

Ca3(PO4)2 → CaHPO4 → Ca(H2PO4)2.

Эти превращения протекают в присутствии свободных кислот, образующихся, в частности, при трансформации компонентов почв.

Выводы

• По формам проявления кислотных и щелочных свойств почв принято различать актуальную и потенциальную кислотность и щелочность. Актуальные кислотность и щелочность характеризуются концентрацией ионов водорода и гидроксила в почвенном растворе.

100

•Потенциальную кислотность почв принято определять при воздействии на почву растворов хлорида калия (обычно 1 н раствор KCl) — обменная кислотность — или растворов гидролитически щелочной соли (обычно 1 н раствор CH3COONa) — гидролитическая кислотность.

•Обменную кислотность оценивают по величине рН солевой вытяжки. Для количественного определения кислотности солевую вытяжку титруют раствором щелочи.

•Поглотительная способность почвы — это свойство поглощать (задерживать в себе) газы, жидкости, солевые растворы и твердые частицы. Различают пять видов поглотительной способности почв: механическую, физическую, химическую, биологическую и физико-химическую.

•Катионообменную способность почв относят к числу фундаментальных свойств почвы. Катионный обмен — это обратимый процесс стехиометрического обмена ионами между двумя контактирующими фазами.

•Катионы, которые входят в состав почвенно-поглощающего комплекса и могут быть замещены в процессе ионного обмена, называют обменными катио-

нами. Наиболее часто в реакции обмена принимают участие катионы Са2+, Mg2+, K+, Na+, Н+, Аl3+.

•Одной из важнейших характеристик почвенно-поглощающего комплекса является емкость катионного обмена (ЕКО). В настоящее время различают стандартную, реальную и дифференциальную ЕКО.

•Стандартная ЕКО — общее количество катионов одного рода, удерживаемых почвой при стандартных условиях и способных к обмену на катионы взаимодействующего с почвой раствора.

•Главными источниками образования газообразных соединений азота в почве являются протекающие при участии микроорганизмов процессы аммонификации, нитрификации и денитрификации. Аммонификация — это процесс разложения органических веществ, протекающий с участием специфических аммонифицирующих микроорганизмов. Процессы нитрификации сопровождаются накоплением нитрат-ионов. Денитрификация — процесс восстановления,

врезультате которого происходит образование газообразных соединений азота, выделяющихся в атмосферу.

•Соединения фосфора в почве содержатся в почвенном растворе, находятся в адсорбированном состоянии на поверхности неорганических компонентов почвы, присутствуют в твердой фазе почв в виде аморфных и кристаллических минералов и входят в состав органических соединений почвы.

Контрольные вопросы

1.Как оценить потенциальную кислотность почвы?

2.Какие виды поглотительной способности характерны для почв?

3.Что такое катионный обмен и какие частицы называются обменными катионами?

4.Какие факторы определяют емкость катионного обмена?

5.Назвать главные источники образования газообразных соединений азота.

6.Дать определение процессам аммонификации, нитрификации и денитрификации.

7.Как называется процесс превращения неорганических соединений фосфора в органические формы?

8.Какие химические процессы обусловливают процесс фиксации фосфора?

101