Изменения почвы в зависимости от способов ее обработки

Химические изменения почвы могут происходить не только в результате ненадлежащего ухода за ней, но и при использовании различных способов ее обработки. Так, например, при ведении интенсивного хозяйства изменяется поступление воздуха в почву. В тех случаях, когда почва чрезмерно уплотнена, ежегодное пере­пахивание приводит к ее разрыхлению. В результате происходит интенсивное перемешивание почвы и обогащение ее воздухом. При этом отсутствуют участки с неравномерным распределением кис­лорода, как в неразработанном гумусном слое. Перемешивание и обогащение воздухом позволяют весь гумус вовлечь в процесс превращений.

Роль монокультур. Растения, которые выращиваются в виде мо­нокультур, изменяют минеральный состав почв, так как потреб­ляют одни и те же вещества почвы. В этих случаях необходимо пополнение этих веществ с помощью удобрений. В результате час­то происходит загрязнение грунтовых вод, так как минеральные вещества вымываются из почвы раньше, чем успевают усваивать­ся растениями. Например, сахарная свекла уносит из почвы не обычайно большие количества азота (300 кг/га), калия (400 кг/га) и магния (45 кг/га). Все чаще выращиваемая благодаря высокой урожайности кукуруза потребляет из почвы большие количества фосфатов (70 кг/га в пересчете на фосфор); кукуруза отрицатель­но влияет на почву также из-за слишком большой высоты расте­ний и загущенное™ посадок (на 1 м² приходится 8—10 растений). Скорость роста кукурузы сначала невелика, и за это время про­цессы эрозии почвы успевают пройти более интенсивно, чем при засевании другими растениями.

Влияние хвойных пород. Иной тип воздействия на почву про­является при выращивании хвойных деревьев. Слой подстилки под этими деревьями распадается не полностью, так как про­дукты первичного разложения пагубно действуют на гумифицирующие микроорганизмы или тормозят их деятельность, что и приводит к неполному разложению остатков. Подстилка из иголок хвои стерильна (под ней даже трава не растет); разложе­ние идет медленнее и по другому пути: образуются фульвокислоты — растворимые в щелочах, но не разлагаемые кислотами органические вещества почвы, имеющие большое число карбок­сильных групп. Например, они на 30 % могут состоять из час­тично разрушенных углеводов, которые связывают в комплексы ионы металлов и растворяют оксиды железа. Такой гумус носит название сырого. В его создании особую роль играют клещи и грибы.

Избыток кислых компонентов и способность связывать ионы металлов приводят к тому, что при отложениях такого гумуса по­чва с течением времени отбеливается, так как растворы сырого гумуса уносят комплексно связанные металлы, и образуется под­золистая почва. Таким образом, возникают бедные питательными веществами кислые почвы, которые либо совсем не могут быть использованы для культур, особо требовательных к качеству по­чвы, либо используются ограниченно. Хвойные монокультуры, которые выращивались в первой половине XX в. в Центральной Европе в целях возможно более быстрого получения строймате­риалов, превратили некогда плодородные земли в земли пони­женного качества. Процессы образования подзолов относятся к антропогенному закислению почв.

Уплотнение почвы. Обработка земли тяжелыми машинами, улич­ный транспорт и строительство приводят к уплотнению больших участков окультуренных земель. В результате забиваются поры в почве, уменьшаются ее влагоемкость и снабжение кислородом. В уплотненной почве происходят процессы восстановления, осо­бенно если остатки кислорода вытесняются при увлажнении или под действием других газов почвы.

Марганец обычно встречается в почве в виде пиролюзита МnО₂. При восстановлении он переходит в растворимый в воде ион Мn²⁺, т. е. в усвояемую растениями форму. Марганец принадлежит к числу накапливающихся в почве элементов. Ион Мn²⁺ встречается в воде только в малых концентрациях. В высоких концентрациях он ток­сичен. Органические комплексы марганца также неустойчивы и легко отдают Мn²⁺.

Сходная ситуация и с соединениями железа. При обычных зна­чениях рН почвы железо накапливается в виде Fе(ОН)₃. При ма­лом содержании кислорода понижается окислительно-восстано­вительный потенциал почвы, что способствует восстановлению Fе(III) в Fе(II). Таким образом, железо переходит в форму, усво­яемую растениями. Поскольку при анаэробных условиях возмож­ность усвоения железа слишком сильно возрастает, то увеличива­ется и его токсичность (явление, особенно характерное для заболоченных рисовых чеков).

Железо, марганец и ряд других металлов после восстановления обладают повышенной подвижностью в почве, поэтому в восста­новительных условиях эти элементы легче вымываются из почвы, которая в результате обедняется этими металлами.

При анаэробных условиях помимо денитрификации может про­исходить микробиологическое восстановление серы до сульфид­ной формы. Сера, первоначально находившаяся в почве в виде сульфата, в процессе восстановления может оставаться в почве, образуя с тяжелыми металлами плохо растворимые сульфиды и надолго закрепляясь на одном месте.

Приведенные примеры показывают, что восстановительные процессы в значительной степени могут отразиться на плодоро­дии почвы.