Роль почвенного поглощающего комплекса в минеральном питании растений

Почвенный поглощающий комплекс (ППК) — это главный склад питательных веществ в пахотном слое. Именно от его состояния зависит, удержатся ли внесенные калий и аммоний в зоне обитания корней или их вымоет первыми же дождями. Состоит этот комплекс из наиболее мелких твердых частиц почвы, которые способны притягивать и удерживать на своей поверхности элементы питания.

• Размер коллоидных частиц — менее 0,0001 мм
• Размер илистых частиц — менее 0,001 мм
• Заряд коллоидов железа становится отрицательным при — pH > 7,1
• Заряд коллоидов алюминия становится отрицательным при — pH > 8,1

Почвенные коллоиды делятся на минеральные, органические и органо-минеральные. В большинстве случаев они заряжены отрицательно, благодаря чему прочно удерживают положительно заряженные катионы: кальций, магний, калий, натрий и аммоний. Растения получают эти элементы за счет эквивалентного обмена: корни выделяют в раствор ионы водорода, а ППК взамен отдает им питательные катионы.

Как заряжен почвенный комплекс и как он реагирует на удобрения

Минеральные коллоиды состоят из глинистых минералов (монтмориллонит, каолинит, гидрослюды) и аморфных соединений. Постоянный отрицательный заряд глины возникает из-за изоморфного замещения четырехвалентного кремния на трехвалентный алюминий в ее кристаллической решетке. Схематически этот переход выглядит так: (SiO2)n → [(SiO2)n–1 · AlO2]⁻ → [(SiO2)n–1 · AlO2]K, где калий выступает в роли компенсирующего катиона.

Аморфные коллоиды (гидроксиды алюминия и железа) ведут себя иначе — они амфотерны и меняют свой заряд в зависимости от кислотности среды. В щелочной среде они диссоциируют как кислоты, приобретая отрицательный заряд и поглощая катионы. В кислой среде они ведут себя как основания, приобретая положительный заряд и поглощая анионы почвенного раствора в обмен на гидроксил-ионы (OH⁻). Похожим образом — приобретать положительный заряд при кислой реакции — могут и глинистые минералы каолинитовой группы.

У органических коллоидов (гумуса) отрицательный заряд и способность поглощать катионы обусловлены карбоксильными группами (COOH). В сильнощелочной среде в обменные процессы также может вступать водород их гидроксильных групп (OH). Органо-минеральные коллоиды работают аналогично кислотам, посылая в почвенный раствор ионы водорода и приобретая отрицательный заряд, который компенсируется катионами металлов. Схема диссоциации гумуса выглядит так: R.COOH → R.COO⁻ → R.COOK (где R — основа органического вещества).

При внесении минеральных удобрений запускаются быстрые обменные процессы между почвенным раствором и ППК. Если в комплексе изначально накоплено много водорода (что характерно для кислых почв), внесение некоторых физиологически кислых солей может ухудшить ситуацию. Например, реакция взаимодействия сульфата аммония с кислым ППК протекает по схеме: [ППК] Ca, Mg, 2H + (NH4)2SO4 ⇄ [ППК] Ca, Mg, 2NH4 + H2SO4.