Роль гумусовых веществ в снижении токсичности алюминия (часть 1)
Как указывалось ранее, важными факторами, определяющими отрицательное действие кислых почв на растения, являются подвижные формы алюминия, марганца и железа. Для растений в основном токсичны металлы, находящиеся в растворимой форме. Поэтому основным путем устранения вредного действия указанных выше элементов является осаждение их в виде слаборастворимых, а поэтому слабодиссоциированных соединений (например, гидроксидов) при нейтрализации. Именно реакция нейтрализации и лежит в основе широко применяемого в настоящее время приема известкования почв.
Однако теоретически возможны и другие пути снижения подвижности алюминия, железа и марганца.
1. Образование малорастворимых соединений этих элементов (например, фосфатов). Некоторые исследователи (Н.И. Назаренко, 1981) отмечают, что внесение на кислых почвах больших доз фосфорных удобрений, хотя и не изменяют существенно реакции, однако, снижают содержание подвижного алюминия и уменьшают его токсичность для растений.
2. Связывание алюминия, железа и марганца в прочные комплексные соединения (А.Т. Кирсанов, 1931). Так, соединения алюминия, железа и марганца с этилендиаминтетрауксусной кислотой (ЭДТА) практически недиссоциированы (константы нестойкости Fe-ЭДТА - 7.92*10в-26, Mn -ЭДТА - 9.12*10в-15). Слабодиссоциирующими являются и соли некоторых органических кислот - щавелевой, лимонной и др. Поэтому можно предположить, что связывание алюминия, марганца и железа в комплексы должно уменьшить их вредное действие на растения. По данным Г.Олсена (1958) при сильнокислой реакции (pH 4.0) железо, связанное в комплексе с ЭДТА (версенат железа) не оказывало токсического действия на растения конопли. Относительно алюминия и марганца аналогичных данных в литературе нет.
В вегетационном опыте, проводившемся на дерново-подзолистой легкосуглинистой почве (pH KCl - 4.0) изучалось сравнительное действие извести и комплексообразователей на ячмень (табл. 28).
Так как этилендиаминтетрауксусная кислота содержит в своем составе небольшое количество азота, в опытах вносили высокие дозы удобрений (по 1 г NPK на сосуд), чтобы свести до минимума влияние этого комплексообразователя, как источника азотного питания.
Установлено, что комплексообразователи - ЭДТА и щавелевая кислота улучшали рост ячменя на кислой почве и достоверно повышали урожай сухой массы растений. Это улучшение связано с уменьшением поступления в растения фитотоксичных элементов - главным образом, алюминия, что подтверждается результатами анализов растительной массы. Так, внесение ЭДТА снижало содержание алюминия с 828 до 531, щавелевой кислоты - до 550 мг на 1 кг сухого вещества. Наибольший эффект получен при внесении извести, что еще раз подтверждает многообразие ее действия на свойства почвы и рост растений.
При длительном применении отдельных видов органических удобрений наблюдается заметное снижение вредного действия марганца и алюминия на сельскохозяйственные растения (Б.Ю. Янкаускас, 1969). Объясняется это чаще всего нейтрализующим действием содержащихся в них катионов кальция и магния. Конечно, действие кальция и магния органических удобрений не подлежит сомнению. Однако, оно в общем невелико. В опытах СЗНИИСХ применение соломистого навоза несколько увеличивало содержание обменных форм кальция и магния. Повышалось содержание гумуса в почве и особенно гуминовых кислот фракции 1 и гуминовых кислот фракции 2, связанных с кальцием (А.П. Чубаров, 1974).
Величина гидролитической кислотности при этом не уменьшалась, а даже несколько возрастала (табл. 29).
В настоящее время в животноводстве чаще всего используется торфяная подстилка. Органические удобрения на торфяной основе содержат значительно меньше оснований. Если же для приготовления ком-постов используется кислый торф, то итогом применения таких удобрений неизбежно будет увеличение гидролитической кислотности почв. Это подтверждается данными многих опытов. Так, например, в опыте с внесением в почву кислого торфа (0.5 кг на сосуд) гидролитическая кислотность возрастала почти на 2 мг-экв/100 г почвы. Несложные расчеты показывают, что при внесении 40 т на 1 га сильнокислого торфа с влажностью 60% для ликвидации его подкисляющего действия потребуется 600-1000 кг CaCO3.
Таким образом, нет оснований говорить о «нейтрализующем» действии органических удобрений. Трудно объяснить и тот факт, что на торфяниках с относительно невысоким содержанием кальция при pH 4.2-4.5 хорошо произрастают даже требовательные к реакции культуры. Установлено, например, что такие культуры, как озимая рожь, картофель, овес успешно растут при pH торфяной почвы около 3.8, а чувствительные - клевер, пшеница, ячмень и др. при pH 4.3. Удовлетворительные объяснения этим фактам отсутствуют.
Л.Н.Александрова (1954.1980); Т.В.Дроздова (1963) установили, что гумусовые кислоты образуют комплексно-гетерополярные соединения с ионами поливалентных металлов, при этом гуминовые кислоты по способности комплексообразования не уступают типичному комплексообразователю - лимонной кислоте.
В литературе имеются лишь единичные работы, в которых приводятся экспериментальные данные о влиянии отдельных фракций органических веществ почвы и удобрений на рост и развитие растений при кислой реакции. Дж.Броган (1964) изучал действие гуминовых кислот тор-1 фа на токсичность алюминия при выращивании люцерны в водной культуре. Им было установлено, что гуминовая кислота исключала признаки токсичности при содержании алюминия в питательном растворе 0.5 мг/л и уменьшала токсичность при большем его содержании. В опытах А.В. Петербургского (1957) внесение гуминовой кислоты при pH 4.0 обеспечивало гораздо лучшие условия роста гороха, чем при pH 6.5 и 7.5 без нее. В работе Г.Олсена (1958) внесение железа в виде комплекса с этилендиаминтетрауксусной кислотой не было токсичным при сильнокислой реакции и, наоборот, резко улучшало развитие растений. Положительное действие перечисленных выше веществ на растения при неблагоприятной реакции раствора невозможно полностью объяснить, не приняв во внимание их адсорбционных свойств. Таким образом, роль органического вещества почвы как защитного средства против проявлений вредного действия кислотности на растения изучена очень слабо.
