Минеральные элементы питания и способность почвы их удерживать. Чтобы растения продуценты могли нормально расти и развиваться, почва, как среда обитания, должна удовлетворять их потребности в минеральных элементах питания, воде и кислороде.
Очень важное значение имеют кислотно-основные свойства почвы рН почвы и ее соленость. Для питания растений необходимы такие минеральные вещества, как нитраты NO3 ионы, фосфаты РО 43 Н 2РО4, НРО 42- ионы, соли калия К ионы, кальция Са2 ионы. За исключением азота остальные биогены изначально входят в состав горных пород наряду с непитательными элементами SiO2, Al2O3 и др Однако эти биогены недоступны растениям, пока они закреплены в структуре материнской породы. Чтобы ионы биогенов перешли в менее связанное состояние или в водный раствор, материнская порода должна быть разрушена.
Материнская порода разрушается в процессе естественного выветривания. Выветривание включает все естественные физические процессы замерзание, оттаивание, нагревание, охлаждение и т. д биологические факторы давление корней растений, растущих в мелких трещинах, а также различные химические реакции. Азот поступает в почву при гниении органических веществ в виде аммиака, который под действием нитрифицирующих бактерий окисляется в азотную кислоту.
Последняя, вступая в реакцию с находящимися в почве солями угольной кислоты, например карбонатом кальция, образует селитру СаСО3 2HNO3- CaNO32 СО2 Н2О Однако некоторая часть органического азота денитрофицирующими бактериями превращается в недоступную для, растений форму свободный азот. К процессам, возмещающим потерю азота, относятся 1 атмосферные электрические разряды, при которых всегда образуется некоторое количество оксидов азота с последующим превращением в азотную кислоту и селитру 2 превращение атмосферного азота в азотные соединения клубеньковыми бактериями, входящими в состав корней некоторых растений клубеньковые растения, например, бобовые культуры, клевер и многие другие растения.
Таким образом, в природе совершается непрерывный круговорот азота, так же, как и других биогенов. В агроэкосистемах этот круговорот нарушается, поскольку биогены удаляются вместе с собранным урожаем. Когда ионы биогенов высвобождаются, они становятся доступными растениям, но могут также просачиваться через почвы процесс выщелачивания.
Выщелачивание не только снижает плодородие почвы, но и загрязняет водоемы. Способность почвы связывать и удерживать ионы биогенов называется ионообменной емкостью почвы. Если ионообменная емкость почвы утрачена, то биогены выщелачиваются и плодородие почвы падает. Поэтому в агроэкосистемах необходимо постоянно пополнять биогены, внося их. в виде удобрений. Неорганические удобрения или химические представляют собой смесь минеральных биогенов.
Органические удобрения это растительные остатки и отходы животных навоз, торф, они увеличивают ионообменную емкость почвы и по мере разложения высвобождают биогены. Помимо ионообменной емкости почва должна обладать водоудерживающей способностью, поскольку растениям для функционирования необходима вода не только на фотосинтез расход 1 воды, но и на возобновление потерянной через листья влаги транспирацию расходуется 99 воды. Из сказанного следует, что почва должна впитывать воду инфильтрация с поверхности, обладать водоудерживающей способностью и поверхностным покровом, препятствующим испарению влаги.
Для питания растениям, а также микроорганизмам почвы необходим кислород в результате клеточного дыхания растения выделяют углекислый газ. Почва должна обеспечить диффузию кислорода из воздуха и углекислого газа от корней в воздух, т. е. хорошо аэрироваться.
Аэрацию почвы затрудняет уплотнение почвы и чрезмерное насыщение ее водой. Почва не должна содержать много соли т. е. быть засоленной, поскольку в этом случае происходит обезвоживание клеток обратный осмос и растения погибают. Кислотность почвы должна быть близка к нейтральной рН - 6 8. Ионообменная емкость почвы, ее инфильтрация, аэрация, водоудерживающая способность, а также обрабатываемость почвы зависят от ее гранулометрического состава. Наилучшим гранулометрическим составом почвы считается суглинистый или пылевидный состав, обеспечивающий средние свойства почвы.
Независимо от механического состава почвы гумус и создаваемая им почвенная структура обеспечивают необходимые условия для жизни растений. Со временем гумус разрушается до 50 в год, утрачивается почвенная структура происходит минерализация почвы. Поэтому необходим постоянный приток детрита в почву. Таблица 1 Гранулометрический состав различных типов почв и их свойства Тип почвы Диаметр частиц, мм Инфильтрация воды Водоудер-живающая способность Ионообменная емкость Аэрация Обрабатываемость Песок 2 0,05 Хорошая Низкая Низкая Хорошая Хорошая Пыль 0,05 0,002 Средняя Средняя Средняя Средняя Средняя Глины 0,002 Слабая Высокая Высокая Плохая Плохая Суглинок 40 песка, 40 пыли и 20 глины Средняя Средняя Средняя Средняя Средняя В природных экосистемах имеется взаимосвязь почва обеспечивает растения биогенами, растения обеспечивают почву детритом, почвенную экосистему пищей, защищают почву от эрозии, сокращают потерю воды от испарения и не препятствуют инфильтрации.
Взаимосвязь между почвой и растительностью динамическое равновесие, а не стационарное состояние меньше гумуса меньше растений меньше детрита меньше гумуса и т. д 5.