Макроэлементы почв и их соединения. Зольные элементы

Кремний.Содержание этого элемента определяется главным образом присутствием в почве кварца и в меньшей мере первич­ных и вторичных силикатов и алюмосиликатов. В ряде случаев может присутствовать, в том числе и в больших количествах, аморфный кремнезем в виде опала или халцедона, генезис и накопление которых в почве связаны с биогенными (опаловые фитолитарии, спикулы губок, скелеты диатомей и т. п.) или гидрогенными (окремнение почв) процессами. Валовое содержа­ние SiO₂ в почве колеблется от 40–70% в глинистых почвах и до 90–98% в песчаных, тогда как в ферраллитных почвах тро­пиков может быть и много ниже.

Алюминий.Содержание алюминия в почвах обусловлено главным образом присутствием полевых шпатов и глинистых минералов и отчасти некоторых других богатых алюминием первичных минералов, например слюд, граната, корун­да. Может присутствовать и свободный глинозем в виде разно­образных гидроксидов алюминия (диаспор, бемит, гидраргиллит) в аморфной или кристаллической форме. Валовое содержание А1₂О₃ в почвах обычно колеблется 12–20%, а в фер­раллитных почвах тропиков и бокситах может превысить 40%.

Железо.Необходимое для жизни растений железо находится в почвах в составе первичных и вторичных минералов, являясь компонентом магнетита, гематита, титаномагнетита, глауконита, роговых обманок, пироксенов, биотита, хлоритов, глинистых минералов, минералов группы оксидов железа, в виде окисей и гидроокисей, простых солей, в поглощенном состоянии.

Общее содержание в почве Fe₂O₃ колеблется в очень широких пределах: 0,5–1,0% в кварцево-песчаных почвах и 3–5% в почвах на лессах, 8–10% в почвах на элювии плотных ферромагнезиальных пород и 20–50% в ферраллитных почвах и латеритах тропиков. В почвах также часто наблюдаются железистые конкреции и прослои.

Однако большая часть этого элемента находится в малодоступных для растений формах: оксиды железа Fe₂O₃, природные смеси гидроокисей трехвалентного железа Fe₂O₃·nH₂O и др.

На почвах с нейтральной реакцией и щелочных с преобладанием окислительных процессов растения могут испытывать недостаток железа, при этом нарушается образование хлорофилла, листья желтеют и становятся белыми.

В сильнокислой среде (рН < 3) подвижность гидроокисей железа увеличивается, ионы железа Fe³⁺ появляются в почвенном растворе. В условиях анаэробиозиса окисное железо превращается в закисное с образованием растворимых соединений – FeCO₃, FeSО₄. Повышенная растворимость соединений железа токсична для растений. Гидроокиси железа Fe(ОН)₃ образуют с органическими кислотами в почвах подвижные комплексные соединения, которые могут вымываться в нижние горизонты почвенного профиля и в грунтовые воды.

Кальций.Содержание СаО в бескарбонатных суглинистых почвах составляет 1–3% и определяется главным образом присутствием глинистых минералов тонкодисперсных фракций, а также гумусом и органическими остатками. В связи с этим наблю­дается тенденция к биогенному обогащению кальцием верхней органоаккумулятивной части профиля. Однако в ряде случаев его повышенное валовое содержание может быть обусловлено присутствием в крупных фракциях обломков карбонатных пород и первичных кальцийсодержащих минералов (кальцита, гипса, основных плагиоклазов и др.). В почвах сухостепной и аридной зон повышенное валовое содержание кальция может быть обу­словлено образованием и накоплением вторичного кальцита или гипса гидрогенным путем, вплоть до образования из­вестковых или гипсовых кор в процессе почвообразования.

Магний.Валовое содержание MgO в почве обычно близко к содержанию СаО и обусловлено главным образом присутствием глинистых минералов, особенно монтмориллонита, вермикулита, хлорита. В крупной фракции магний содержится в обломках доломитов, оливине, роговых обманках, пироксенах; в почвах аридной зоны много магния аккумулируется при засолении почв в виде хлоридов и сульфатов (MgCl₂, MgSO₄).

Калий. Калия в почвах содержится в концентрации 1,5–2,5% (до 50 т/га в пахотном горизонте). Наряду с кальцием калий относится к числу органогенов, необходимых для развития растений; в ряде случаев калий может быть в дефиците. Основная часть калия в почвах входит в состав кристаллической решетки первичных и вторичных минералов в малодоступной для растений форме. При­сутствует калий чаще в глинистых минералах тонкодисперсных фракций, особенно в гидрослюдах, а также в составе таких первичных минералов крупной фракции, как биотит, K(Mg,Fe)₃[Al Si₃O₁₀](OH,F)₂, мусковит KАl₂·[AlSi₃O₁₀](OH)₂, калиевые полевые шпаты. Калий из мусковита и биотита доступен для растений. Однако основным источником для растений является обменный калий, поскольку К, содержащийся в поглощенном состоянии и в форме простых солей в почве, легкодоступен для растений.

Натрий.Валовое содержание в почве Na₂O обычно около 1–3%. В почве натрий главным образом присутствует в составе первичных минералов, преимущественно в натрийсодержащих полевых шпатах. Содержание Na₂O в отдельных составляющих крупной фракции может достигать 5–6%, тогда как в илистой фракции не превышает 0,5–1%. В засоленных почвах сухостепной и аридных зон в значительных количествах может присутст­вовать в виде хлоридов или входить в поглощающий комплекс почв. В связи с засолением содержание Na₂O в этом случае возрастает до нескольких процентов. В почве дефицита этого элемента обычно не наблюдается; присутствие натрия в повышенных коли­чествах в составе подвижных соединений обусловливает наличие у почв неблагоприятных физических и химических свойств.

Титан.Содержание в почве TiO₂ обычно не превышает не­скольких десятых процента. Присутствует этот элемент в почве в составе первичных устойчивых к выветриванию титансодержащих минералов (ильменита, рутила, сфена). При выветривании наблюдается относительное накопление титана. В составе илистой фракции концентрация титана может достигать 1%.

Марганец.Содержание МnО составляет в почве лишь не­сколько десятых или даже сотых долей процента и обусловлено присутствием марганцовистых конкреций, образовавшихся в ре­зультате микробиологических процессов. В рассеянном виде марганец может входить в состав некоторых первичных минера­лов (оливинов, пироксенов, эпидота).

Сера.Содержание SO₃ в почве обычно не превышает несколь­ких десятых процента. Присутствует сера в почве главным об­разом в составе различных органических соединений как расти­тельного, так и животного происхождения; в засоленных почвах при наличии больших количеств сульфатов валовое содер­жание SO₃ может возрастать до нескольких процентов. В крупных фракциях почвы сера присутствует в составе сульфидов (пирит), гипса, вторичных соединений железа (II), образующихся при болотном процессе.