Отношение растений и микроорганизмов к реакции почвенной среды

Реакция почвенной среды (кислотность или щелочность) зависит от соотношения в почвенном растворе ионов Н+ и ОН-. Реакцию среды выражают концентрацией ионов водорода в виде отрицательного логарифма числа 10, обозначаемого символом рН.

Реакция почвенной среды имеет важное физиологическое значение для всех растительных организмов. Изменение величины рН почвы с помощью известкования, в результате которого происходит замена ионов водорода на кальций, влияет на возможность использования растениями ряда элементов минерального питания, что, в свою очередь, отражается на многих процессах метаболизма. Как известно, кальций тормозит поступление ионов Н+ в растения, и они при повышенном содержании кальция способны переносить более кислую реакцию среды.

Реакция почвенной среды оказывает косвенное и прямое влияние на растительный организм. При косвенном воздействии реакция среды влияет не на само растение, а на условия, от которых зависит его нормальное состояние. Среди этих условий в первую очередь следует отметить влияние рН на доступность растениям элементов минерального питания, проявление токсических свойств отдельных элементов в высоких концентрациях и т. д. В кислой среде увеличивается количество доступных для растений форм железа, марганца, кобальта, меди и уменьшается количество доступных форм азота, фосфора, молибдена и ванадия.

Реакция среды во многом определяет поступление в растения элементов минерального питания.

Как известно, в кислом растворе преобладают ионы Н+, и увеличение кислотности раствора улучшает поступление анионов. Поглощение катионов усиливается, как правило, при подщелачивании раствора, когда в нем преобладают ионы ОН-. В почвенных культурах эта закономерность проявляется не всегда, так как почва является весьма сложной средой, где поступление элементов питания в растения во многом зависит от их подвижности. Концентрация ионов водорода в окружающей среде имеет чрезвычайно важное значение при поглощении растениями фосфатов, так как при постепенном подщелачивании среды происходит видоизменение преобладающей в почве формы фосфатов от одновалентной к двухвалентной и, наконец, к трехвалентной. Замедление роста ряда растений при щелочных значениях рН может быть вызвано снижением доступности в этих условиях необходимого количества соединений фосфора.

В опытах Д. Н. Прянишникова при аммонийном питании для сахарной свеклы оптимальным было рН 7,0, а при нитратном — рН 5,5. При анализе было отмечено пониженное содержание кальция в листьях растений, развивающихся при кислой реакции и аммонийном питании (так как избыток ионов Н+ и NH4+ в растворе затруднял поступление кальция в растения). Отрицательное действие ионов водорода резче проявляется при малом количестве других катионов, и особенно кальция. Исходя из данного положения, Д. Н. Прянишникову удалось значительно усилить развитие растений свеклы при рН 5,5 на аммонийном источнике питания введением в питательный раствор повышенных количеств кальция.

Повышенное содержание магния и калия в растворе способно влиять в том же направлении, что и содержание кальция, но количественно это влияние выражено слабее.

Реакция среды оказывает на растения различное по силе воздействие в зависимости от многих других факторов. Особенно чувствительны к реакции среды растения в первый период роста. Так, сдвиг реакции среды в кислую сторону (рН 3,5) в период от 40 до 60 дней после всходов не оказывает заметного влияния на урожай ячменя, но сдвиг реакции в кислую сторону в первые 20 дней, а также в течение всей вегетации резко снижает урожай.

Высокая кислотность отрицательно влияет на растения не только при низком содержании в почвенной среде кальция и ряда других ионов, но и при недостаточной освещенности в связи с ослаблением процесса фотосинтеза и недостатком ассимилятов для ряда метаболических процессов, в том числе и для обеспечения процесса поступления и вовлечения в обмен элементов минерального питания. Действие высокой кислотности среды усиливается многими другими отрицательными факторами. Например, в опытах кафедры агрохимии МГУ показано, что при кислой реакции в условиях избыточного увлажнения снижение урожая было более значительным, чем при оптимальном увлажнении почвы. Видимо, недостаточная аэрация почвы в условиях повышенного увлажнения значительно усиливала отрицательное действие высокой кислотности почвы на растения.

При увеличении кислотности почвенной среды повышается растворимость многих малорастворимых почвенных солей, а следовательно, и их доступность растениям.

Следует отметить, что влияние кислотности на поглощение растениями элементов питания во многом определяется свойствами почвы. Так, снижение рН в почвах с высоким содержанием железа, алюминия и марганца приводит к увеличению их подвижности и накоплению в растениях в токсических концентрациях, что отрицательно сказывается на развитии растений и, следовательно, на поглощении ими других элементов питания.

Известно также, что ионы Fe3+ и Аl3+ образуют труднорастворимые, недоступные для растений соединения с фосфором, молибденом и некоторыми другими элементами питания.

Буферность почвы, т. е. ее способность противостоять изменению реакций среды, а также наличие кальция смягчают отрицательное воздействие на растения повышенной почвенной кислотности.

Нельзя забывать, что действие известкования на поступление в растения различных элементов во многом зависит от их концентрации и соотношения.

Лучшей для роста и продуктивности большинства сельскохозяйственных растений является слабокислая реакция среды — рН около 6,5.

В природных условиях реакция почвенной среды колеблется в значительных пределах: от рН 2,5—3 в сфагновых торфах до рН 9—10 в солонцовых почвах В исследованиях Г. Я. Ринькиса показано, что с уменьшением степени кислотности наиболее сильно тормозится поглощение растениями марганца, кобальта и цинка, значительно меньше — калия и магния. Исследуемые в опыте элементы автор расположил в зависимости от снижения их поступления в растения при подкислении среды в следующий ряд: Мn, Со, Zn, Cu, Р, Fе, В, Mg, К, N, Мо.

В практике недостаток Мn и Zn чаще всего обнаруживается в карбонатных почвах. Величина рН почвенного раствора оказывает определенное действие на жизнедеятельность почвенных микроорганизмов. Растения легче переносят неблагоприятную реакцию среды на почвах, имеющих большую емкость поглощения и большую буферность.