ХИМИЯ ПОЧВЫ. ТВЕРДЫЕ ФАЗЫ ПОЧВЫ

 

 

Содержание микроэлементов в почве – медь, цинк, кобальт, молибден, бор, марганец

 

Микроэлементы названы так потому, что требуются растениям в очень малых количествах, и, кроме того, содержание их в почве чрезвычайно мало. К микроэлементам, наиболее изученным к настоящему времени по их значению для растений и животных, относятся Mn, Zn, Си, Со, В и Мо.

 

В магматических породах микроэлементы распределены весьма неравномерно: Со, Zn и Си содержатся в основных породах в больших количествах, чем в кислых (А. П. Виноградов, 1950).

 

Четыре из перечисленных шести микроэлементов — Mn, Zn, Си и Со — в массивно-кристаллических породах большей частью являются катионами с радиусами в 0,8—1,0 А (см.  6), что определяет их положение в кристаллической решетке. В минералах, содержащих Mg(c радиусом — 0,78 А) и Fe2+ (с радиусом — 0,83 А), эти ионы могут легко замещаться Со2+, Cu2+, Zn2+ и даже несколько большим ионом Мп2+.

 

Судьба микроэлементов, освобождающихся в результате выветривания, зависит от условий среды, из которых важнейшими являются реакция (рН) и окислительно-восстановительный потенциал.

 

В почвах содержание микроэлементов изменяется в широких пределах, варьируя от почвы к почве в десятки и сотни раз; этим они резко отличаются от главных (макро) элементов, содержание которых редко меняется от почвы к почве более чем в 5 раз; поэтому валовое содержание микроэлементов позволяет до некоторой степени судить об обеспеченности ими растений. Верхние горизонты почв часто бывают обогащены микроэлементами за счет нижних, что объясняется деятельностью корневых систем растений.

 

Марганец в земной коре встречается в виде соединений трех степеней окисления: Мп2+, Мп3+ и Мп4+. Из марганецсодержащих минералов магматических пород назовем силикат родонит — MnSiOs, алюмосиликат спессартин — Mn3Al2Si3012 и окислы: ман- ганазит — МпО, гаусманит — Мп304; гаусманит рассматривается как марганцевая соль ортомарганцевой кислоты МПз+Мп4+04. Кроме того, марганец встречается в ряде силикатов и алюмосиликатов, частично замещая другие катионы.

 

В процессе выветривания двухвалентный Мп переходит в карбонат или бикарбонат; можно предполагать, что Мп2+ частично входит в поглощенное состояние, т. е. адсорбируется коллоидами; под влиянием бактерий он легко окисляется, а затем осаждается в виде гидроокисей.

 

Марганец накапливается в осадочных породах, где образует месторождения. В тех областях, где почвы развиваются на месторождениях марганца или около них, наблюдается значительное обогащение почв марганцем. Так, по А. П. Виноградову (1950), близ Чиатуры (Грузия) в почвах содержится более 6% Мп.

 

 

Среднее содержание Мп в почвах близко к 0,1%, но колеблется в широких размерах. В пределах Русской равнины, например, содержание Мп в почвах колеблется от 0,01 до 0,4%. Почвы с большим содержанием карбонатов и глинистые почвы содержат обычно больше Мп, чем песчаные почвы.

 

Марганец накапливается в верхнем горизонте (At) большинства почв; это накопление особенно отчетливо в почвах лесной зоны. В то же время в иллювиальных горизонтах подзолистых, а также и других почв часто встречаются марганцево-железистые конкреции — ортштейны, в которых Мп находится, главным образом, в виде Мп203 и Мп02-пН20.

 

Доступность растениям почвенного марганца в большей мере зависит от его растворимости, чем от абсолютного содержания, которое колеблется очень сильно. Чем выше рН, тем менее подвижны соединения Мп. Этому способствуют и окислительные процессы, которые идут интенсивно при щелочной реакции и переводят Мп в форму неусвояемой перекиси. Поэтому на почвах с нейтральной (или щелочной) реакцией, как, например, на известковых почвах, растения часто обнаруживают марганцевое голодание. С другой стороны, на кислых почвах содержание подвижного Мп бывает избыточным и действует на растения токсически.

 

Медь в магматических породах связана с серой в сульфидах, а также входит во многие силикаты и алюмосиликаты. При выветривании и последующем восстановлении Cu-солей в анаэробных условиях может образоваться гидрокуприт (Си20-лН20); встречается также окись меди в виде минералов мелаконита (СиО) и гидротено- рита Си0-пН20.

По богатству меди резко выделяются почвы на медных месторождениях (до 0,1% Си и выше).

 

В остальных почвах среднее содержание меди равно 0,002%, что в 5 раз меньше, чем среднее содержание меди в литосфере.

 

В почвах с кислой или нейтральной реакцией, усиленно промываемых осадками, медь выносится в значительных количествах; это подтверждается и относительно высоким содержанием Си в морской воде и объясняет соотношение содержания меди в литосфере и почвах (5:1). В почвах нейтральных (черноземы) и щелочных происходит обогащение медью горизонта А (в 2—3 раза по сравнению с подстилающей породой). В почвах медь находится частично в связи с органическим веществом, образуя комплексы, содержащие вторичные и третичные ароматические амины; медь, входящая в состав этих комплексов, недоступна растениям. На некоторых почвах, богатых органическим веществом, например на многих торфянистых почвах, растения испытывают недостаток меди и для получения полноценных урожаев на таких почвах необходимо внесение медных удобрений.

 

В ферромагнезиальных магматических породах цинк входит в состав биотита, амфиболов, пироксенов. Месторождения Zn состоят из его сульфидов; вокруг месторождений Zn им нередко обогащаются и осадочные породы, и почвы. При выветривании первичных минералов Zn переходит е воднорастворимые соединения и поглощается в виде Zn2+ минеральными и органическими адсор^' бентами. Среднее содержание Zn в почвах так же, как и в литосфере, в целом равно 0,005%. Почвы на основных породах и на известняках всегда богаче Zn, чем почвы, развитые на гранитах и гнейсах. В кислой среде подвижность соединений Zn и их доступность расте- ; ниям выше, чем в нейтральной среде.

 

Кобальт входит в состав ряда алюмосиликатов. Содержание его в земной коре и в почвах ниже, чем Mn, Zn и Си (см.  4). При этом в основных породах и в почвах, образовавшихся на них, кобальта содержится больше, чем в кислых породах и связанных с ними почвах. Так, в почвах, образовавшихся на габбро, содержание кобальта в среднем равно 0,002%, на серпентинитах — 0,01%, тогда как в почвах на гранитах — 0,0001% (по А. П. Виноградову, 1950).

 

Исключительно большие количества Со обнаружены в почвах на уральских серпентинитах.

 

Если исключить богатые Со почвы, то среднее содержание этого элемента в почвах составляет около 0,0008%. В некоторых областях наблюдается резкий недостаток Со в почвах, а следовательно, и в произрастающих на них растениях.

 

Кобальт, освободившийся при выветривании из первичных минералов, находится в почвах в виде солей Со2+ и обменнопогло- щенного Со2+. С некоторыми органическими веществами Со образует комплексные соединения. В условиях нейтральной и щелочной реакции подвижность Со2+ и его доступность растениям снижены.

 

Бор входит в состав ряда алюмосиликатов, из которых наибольшее значение имеют турмалин и датолит. При разрушении турмалинов образуются бораты щелочей и щелочных земель. Минералы гидроборацит (Ca0Mg0-3B203-6H20) и ашарит (2Mg0-B203-H20) содержат бор в формах, довольно легко подвижных. Бор относится к элементам, легко вымываемым осадками и поэтому накопляющимися в морской воде; много его и в морских отложениях.

 

Наиболее обеднены бором хорошо промываемые выщелоченные почвы. В то же время известкование, устраняя кислотность этих почв, переводит бор в неподвижные формы. Бор образует с некоторыми органическими веществами сложные комплексы, трудно окисляющиеся и слабо вымывающиеся; очевидно, в связи с этим почвы с высоким содержанием органического вещества обычно содержат повышенные количества бора. Наиболее богат бором горизонт А всех почв, кроме тундры и засоленных почв юга.

 

Молибден из всех перечисленных выше микроэлементов находится в почвах в наименьших количествах: в среднем содержание его равно 0,0003%.

В материнских породах Мо присутствует в оливине, в глинных минералах, а также в сульфатах и рудных минералах. В кислых породах содержание его несколько больше, чем в основных. Освободившийся в результате выветривания Мо входит в комплексный молибденовый анион, который в условиях кислой реакции может быть поглощен почвенными коллоидами. Повышение рН почвы увеличивает подвижность почвенного молибдена.

 

 

К содержанию книги: А.Е. Возбуцкая: "ХИМИЯ ПОЧВЫ"

 

Смотрите также:

 

Органика почвы  микроэлементы в почве  Питательные вещества из почвы  свойства почвы  агрохимия