Электромонтаж Ремонт и отделка Укладка напольных покрытий, теплые полы Тепловодоснабжение

Причины токсичности кислых почв

10.11.2018


Кислые почвы в мире составляют 30—40% площадей пахотных земель и до 70% земель, которые потенциально могут использоваться как пахотные. В северном полушарии кислые почвы находятся во влажной зоне умеренного пояса, где растительность представлена преимущественно хвойными лесами. При этом кислотность почв обусловлена в основном присутствием органических кислот. Южный пояс кислых почв проходит в зоне влажных тропиков, и их высокая кислотность обусловлена минеральной кислотностью.

Доля кислых почв в мире постоянно увеличивается. В России, по данным Минсельхоза, площадь кислых почв за период с 1990 по 2004 г. увеличилась с 68 до 98 млн га. Кислые почвы особенно распространены в Нечерноземной зоне, на Урале и в Приморье.

Минеральная кислотность почв может быть обусловлена первоначальным составом растительных остатков, из которых они формировались (изначально низкое содержание основных катионов — Ca2+, Mg2+, K+ и Na+), а также результатом выщелачивания этих элементов из почвы, что в итоге снижает уровень pH и буферную емкость почвы. Co снижением pH происходит переход алюминия в почвенный раствор, и соотношение фитотоксичных ионов алюминия увеличивается (рис. 12.1). В большинстве кислых почв с уровнем pH = 4,0 минеральная кислотность обусловлена значительным содержанием алюминия. Кислые почвы с высоким содержанием органических кислот имеют в своем составе большое количество гуминовых кислот и частично разложившиеся остатки растений. Уровень pH в них может быть менее 4,0. Антропогенное воздействие на экосистемы, связанное с процессом производства сельскохозяйственной продукции, в частности внесение аммонийных удобрений, приводит к повышению уровня кислотности почв вследствие нитрификации. Кислотные дожди, содержащие азотную и серную кислоты, также повышают уровень кислотности почв.

На кислых почвах с высоким содержанием неорганических веществ превалирующим фактором, ограничивающим урожайность культур, является алюминиевая токсичность. Алюминий, перешедший из почвенных минералов в почвенный раствор в условиях кислой среды (рис. 12.2), представлен такими формами, как Al(OH)2, Al(OH)2+ и Al(H2O). Уже в микромолярных концентрациях алюминий быстро ингибирует рост корней. У пшеницы наиболее токсичное действие оказывают ионы Al3+, а у двудольных растений — Al(OH)2 и Al(OH)2+.

В некоторых кислых почвах токсичность, обусловленная присутствием марганца, ограничивает выращивание сельскохозяйственных культур в значительно большей, чем алюминий, степени. Кроме того, на кислых почвах растения также могут страдать от недостаткам, Р, К, Ca и Mg. В случае с бобовыми культурами кислые почвы создают дополнительную проблему, поскольку симбиотические бактерии рода Rhizobia весьма чувствительны к кислотности.

В почвах, повышенная кислотность которых обусловлена присутствием органических кислот, в почвенном растворе доминируют протоны. При этом адаптация растений к катионам алюминия и водорода контролируется различными механизмами.

Однако алюминий может оказывать и позитивное действие, в частности на растения-аккумуляторы алюминия. Так, добавление алюминия и фосфора под плантации чая улучшает поглощение и транспорт фосфора, а также рост корней и побегов. Вместе с тем низкие дозы алюминия иногда стимулируют рост и у растений, не являющихся аккумуляторами алюминия, в частности у турнепса (Brassica rapa L.). Рост корней растений сои в длину и поглощение 15NO3 возрастали при концентрации алюминия до 10 мкМ и pH = 4,6, снижаясь при концентрации 44 мкМ. Видимо, низкий уровень Al3+ уменьшает токсичное действие H+ на клеточные стенки, мембраны и транспорт элементов питания.

Алюминий может быть токсичным для патогенных микроорганизмов, противодействуя поражению растений болезнями. Так, прорастание спор и развитие корневой гнили (Thielaviopsis basicolа) подавлялись при концентрации алюминия 350 мкМ и pH = 5,0. Аналогично, рост мицелия и прорастание спор у фитофторы картофеля (Phytophtora infestants) ингибировались при содержании в почве 185 мкМ алюминия, что можно использовать для борьбы с этой болезнью.

Для решения проблемы кислотности почв обычно применяют известкование карбонатом кальция, что повышает pH и способствует переходу алюминия в менее токсичные формы. Этот агротехнический прием улучшает также использование растениями фосфора, поскольку кислые почвы часто имеют низкое содержание его доступных форм. Однако уровень pH подпахотного слоя при известковании повышается очень медленно. Запахивание органических удобрений и растительных остатков оказывает положительное влияние, поскольку гуминовые и органические кислоты формируют в почвенном растворе комплексы с алюминием, переводя его в нетоксичную форму.

Имя:*
E-Mail:
Комментарий: