Подвижность железа в почве
Один из главных компонентов литосферы, составляет около 5% ее массы и занимает четвертое место после кислорода (49,4%), кремния (28,6%) и алюминия (8.3%). Встречается преимущественно в магматических и ультраосновных породах. Содержание общего железа в почвах колеблется от 0,02 до 3,8%. В почвах различают силикатные и несиликатные (свободные) формы. Силикатные формы входят в состав кристаллических решеток первичных и вторичных минералов. К основным почвообразующим минералам железа относятся следующие: гематит (α-Fe2O3), преимущественно встречающийся в почвах аридных, семиаридных и тропических регионов; маггемит (γ-Fе2O3), формирующийся з почвах тропических зон; гемит (α-FeOOH), широко распространенный в почвах всех климатических зон; лепидокрокит (γ-FeOOH), характерный для слабо дренируемых почв, его образование обычно происходит при низких значениях pH и температуры; пирит (FeS2), сульфид железа (FeS) и ярозит (KFe3(SO4)2(OH)6), распространенные в богатых серой затопляемых почвах.
Несиликатные формы железа подразделяют на окристаллизованные, аморфные и подвижные (обменные, водорастворимые). Последние имеют наибольшее значение для минерального питания растений. В почвах подвижные формы железа представлены в основном органоминеральными соединениями и ионами. Подвижность железа в почве определяется растворимостью его соединений, зависящей как от реакции среды pH (рис. 5.6) и ее окислительно-восстановительного потенциала Eh, так и от процессов комплексообразования. Из расчетов диаграмм растворимости большого числа соединений железа следует, что наименьшей растворимостью в воде характеризуем гидроксид Fe3+. Он образуется при более низких значениях pH (2,3-3,4), чем гидроксид Fe2+ (5,8-7,8).
Растворимость гидроксида трехвалентного железа входит в число основных факторов, контролирующих подвижность железа в почве. С увеличением на одну единицу значений pH концентрация Fe3+ в почвенном растворе уменьшается в 1000 раз, достигая в диапазоне pH 6,5-8 самого низкого уровня 10в-22 моль/л. Концентрация растворимого железа, необходимая для нормального роста растений, должна быть на несколько порядков выше: 10в-6-10в-5 моль/л. Отрицательная корреляция между значениями pH, с одной стороны, и концентрацией в почве форм железа, экстрагируемых ДТП А, обнаружена для аридных почв. He выявлено связи между концентрацией хлорофилла в листьях (оливы) и содержанием в почве карбонатов. Эти данные свидетельствуют, что в индукции хлороза у растений, вызываемого недостатком железа в почве, принимают участие активные формы карбонатов (тонкодисперсные фракции), существенно влияющие на pH и концентрацию бикарбонатов. Экстремально низкое содержание подвижных форм, вызывающее у растений симптомы дефицита железа, отмечено в широко распространенных в аридных районах карбонатных почвах, а также к переизвесткованных кислых почвах, характеризующихся повышенными значениями pH и Eh.
Гранулометрический состав почв также влияет на появления у растений Fe-хлороза. Выявлена положительная прямолинейная связь между концентрацией хлорофилла в листьях оливы и содержанием в почве глинистой фракции, так как последняя обогащена, как известно, относительно доступными для растений оксидами железа. Для оливковых деревьев критический уровень содержания в почве оксидов железа, экстрагируемых оксалатом, ниже которого проявлялись признаки хлороза, составил 0,35 г/кг почвы.
В кислых, особенно гидроморфных почвах, создаются благоприятные условия для восстановления Fe3+ до Fe2+, что способствует повышению растворимости соединений железа. Однако концентрация железа в растворах гидроморфных почв может достигать токсичного для растений уровня.
Соединения железа с органическим веществом почвы представляют собой важный резерв доступных соединений этого металла для растений. Взаимодействуют с железом в основном гуминовые вещества, органические кислоты, фенолы и сидерофоры.
