Формы химических элементов в почвах

Кислород входит в состав первичных и вторичных минералов, является элементом органических веществ и воды.

Кремний. Наиболее распространенное соединение кремния — кварц (Si0₂). Он относится к веществам, очень инертным химически и биологически. Кремний входит в состав силикатов и алюмосиликатов как первичных, так и вторичных минералов. Анионы ортои метакремниевых кислот ((SiO*)^4- и (Si0₃)^2_) могут находиться в состоянии золей или гелей и быть активными компонентами почвенных коллоидов.

Алюминий находится в почвах в составе первичных и вторичных минералов в форме органо-минеральных комплексов и в поглощенном состоянии (в кислых почвах). При разрушении первичных и вторичных минералов, содержащих алюминий, освобождается его гидроксид, значительная часть которого при выветривании остается на месте (как малоподвижная) и лишь частично переходит в раствор в виде золя. Коллоидный гидроксид алюминия, взаимодействуя с органическими кислотами, образует подвижные комплексные соединения, в форме которых может перемещаться по профилю почвы.

Железо в почвах встречается в составе первичных и вторичных минералов-силикатов, в виде гидроксидов и оксидов, простых солей, в поглощенном состоянии, а также в составе органо-минеральных комплексов. Гидроксид железа, так же как и гидроксид алюминия, может образовывать с органическими кислотами подвижные формы комплексных соединений, способных перемещаться по профилю почвы.

Азот. Основная масса азота почв сосредоточена в органическом веществе. Количество азота находится в прямой зависимости от содержания в почве органического вещества, и прежде всего гумуса. В большинстве почв этот элемент составляет 1/12—1/20 гумуса. Накопление азота в почве обусловлено биологической аккумуляцией его из атмосферы. В почвообразующих породах азота очень мало. Азот доступен растениям главным образом в форме ионов аммония и нитрат-ионов, которые образуются при разложении азотсодержащих органических веществ. Ион легко поглощается почвой с частичным переходом в необменное (фиксированное) состояние. Ион N0^ не поглощается почвой ни химически, ни физико-химически, находится преимущественно в почвенном растворе и легко используется растениями.

Фосфор. Поглощаясь в больших количествах растениями, фосфор аккумулируется в верхних горизонтах почвы. Фосфор в почвах содержится в органических и минеральных соединениях. Органические представлены нуклеиновыми кислотами, нуклеопротеидами, сахарофосфатами и другими соединениями, минеральные — солями кальция, магния, железа и алюминия ортофосфорной кислоты. Фосфор в почве входит в состав апатита, фосфорита и вивианита. Апатит встречается во многих магматических породах и составляет 95% соединений фосфора в земной коре.

Калий. Присутствует чаще в глинистых минералах тонкодисперсных фракций, особенно в гидрослюдах, а также в составе таких первичных минералов крупной фракции, как биотит, мусковит, калиевые полевые шпаты. Калий относится к числу органогенов, необходимых для развития растений; в ряде случаев калий может быть в дефиците.

Натрий. В почве натрий главным образом присутствует в составе первичных минералов, преимущественно в натрийсодержащих полевых шпатах. В засоленных почвах сухостепной и аридных зон в значительных количествах может присутствовать в виде хлоридов или входить в поглощающий комплекс. 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 присутствует в почве в составе первичных устойчивых к выветриванию титансодержащих минералов (ильменита, рутила, сфена), в связи с чем при выветривании наблюдается его относительное накопление.

Сера присутствует в почве главным образом в составе различных органических соединений как растительного, так и животного происхождения; в засоленных почвах при наличии значительных количеств сульфатов валовое содержание 50₃ может возрастать. Повышенное содержание серы в виде подвижных соединений может наблюдаться при загрязнении почв промышленными отходами (выпадение с осадками газообразных выбросов соединений серы). В крупных фракциях почвы сера присутствует в составе сульфидов (пирит), гипса, вторичных соединений железа, образующихся при болотном процессе.

Кальций и магний находятся в кристаллической решетке минералов в обменно-поглощенном состоянии и в форме простых солей разной степени растворимости. Среди обменных катионов кальций в большинстве почв занимает первое место, а магний — второе. Карбонаты кальция и магния, а также бикарбонатные формы (СаС0₃, МдС0₃, Са (НС0₃)₂, ]У^(НС0₃)₂) всегда присутствуют в почвах степей, саванн и пустынь, во многом определяя направление почвообразования.

Наряду с перечисленными макроэлементами в почве в очень небольших количествах присутствуют рассеянные элементы и микроэлементы, чрезвычайно, однако, важные для жизнедеятельности растений. Валовое содержание этих элементов в основном связано с содержанием в почве первичных минералов, отчасти глинистых минералов и органического вещества.

Наблюдается следующая приуроченность важнейших микроэлементов и рассеянных элементов к первичным минералам: №, Со, 2п — авгит, биотит, ильменит, магнетит, роговая обманка; Си — авгит, апатит, биотит, гранаты, калиевые полевые шпаты, плагиоклазы; V — авгит, биотит, ильменит, мусковит, роговая обманка, сфен; РЬ — авгит, апатит, биотит, калиевые полевые шпаты, мусковит; 1л — авгит, биотит, роговая обманка, турмалин; В — турмалин; Ъх — циркон; редкоземельные элементы — эпидот, монацит.

Носителями микроэлементов и рассеянных элементов в крупной фракции почв могут быть также зерна кварца и обломки содержащих кварц пород, так как в них нередко встречаются субмикроскопические вкрапления перечисленных первичных минералов.