<<
>>

Доступность питательных веществ почвы

Вопрос о том, насколько много питательных веществ фактически имеется в распоряжении одного растения или целого сообщества, относится не к содержанию их в почве, а к их доступности.

Часто только очень малая часть этих веществ присутствует в доступной для растений форме. На искусственных субстратах (или в гидрокультуре) доступность часто соответствует концентрации веществ в растворе субстрата, но не так обстоит дело в системах с естественным круговоротом минеральных веществ и естественным ростом. В этих условиях водная вытяжка из почвы свидетельствует очень мало или вообще не свидетельствует о фактической доступности веществ. Шведский ученый Т.Ингестад доказал опытами с питательными растворами, что корни в состоянии извлекать питательные соли из растворов таких малых концентраций, которые лежат близ границы доказательств традиционными методами. Тем не менее, непрерывно варьируя в питательном растворе потребляемые растением количества питательных солей, можно добиться почти экспоненциального роста растения, несмотря на такие пониженные концентрации.

Тем самым было приведено чрезвычайно важное с точки зрения экологии доказательство, что степень роста определяется нормой поступающих питательных веществ (англ. nutrient addition rate), а не концентрацией их в субстрате свыше относительно низких нижних граничных величин. Ингестад продемонстрировал, что с помощью нормы поступления питания на хемостате можно «устанавливать» степень роста, и если давать питательных веществ больше, чем растение в состоянии усвоить, концентрация в растворе повышается. Эти связи не для всех минеральных веществ значимы в одинаковой степени, но сам принцип представляет собой исходный момент для понимания круговорота питательных веществ в природе и в то же время источник недоразумений, возникающих при сопоставлении агроиенозов и естественных систем. В первом случае обеспечение потребностей (из практических соображений) делится на отдельные фазы, поэтому избытки удобрений поступают в почвенный раствор и фунтовые воды.

Во втором случае предложение и усвоение питательных веществ (по существу биологическое производство посредством деятельности микроорганизмов) тесно сопряжены, поэтому обильный рост может происходить даже тогда, когда почвенный раствор очень беден питательными веществами, и афар- ный метод анализа почв обнаружил бы дефицит последних. В опытах для каждой почвы при постоянной влажности и температуре можно учесть регулируемое микробами высвобождение неорганических азотных соединений. При этом в качестве продукта минерализации в слабокислых или нейтральных, хорошо аэрируемых почвах образуются в основном ионы NOj, в кислых фубогумусо- вых или модеровых — особенно ионы N114.

Наилучший пример тесной связи между высвобождением питательных веществ и их потреблением — первичные влажно-тропические леса в Амазонской области на древних сильно выщелоченных почвах, с которых стекающая вода после сильных ливней по качеству близка к дистиллированной. Система тесно «связанная». Круговорот питательных веществ таким образом полностью замкнут, что может быть компенсировано возможными «брешами» в системе, когда, например, минеральные вещества почвы обогащаются за счет частиц пыли, принесенных из Сахары, что лишь недавно было доказано. Тесная связь между высвобождением и потреблением минеральных веществ обеспечивается свободно живущими и симбиотическими микроорганизмами (микориза). Они представляют собой в известной степени «склеивающие вещества» системы. В явно сезонном климате эта связь время от времени разрывается, поскольку предложение и спрос не синхронизированы. В этих случаях большую роль играют нейтральные «пулы» питательных веществ в почве (обмен ионами, образование комплексов, микробная биомасса).

Снабжение экосистемы всеми элементами, кроме азота, производится в конце концов за счет сохранившихся резервов в пронизанной корнями подпочве и биомассе, если не считать внесения летучей пыли. Если их большая часть находится в биомассе, как в тропических лесах, существует очень большой риск, что после ложара может быть потерян весь капитал минеральных веществ системы, который аккумулировался тысячелетиями.

Снабжение азотом, напротив, может осуществляться путем микробной фиксации азота воздуха, запасы которого теоретически неисчерпаемы (см. 9.2.1). Но азотфиксаторы требуют больших количеств фосфатов, поэтому фосфорный и азотный режимы связаны между собой уже в этой сфере.

В водоемах количество, состав и сезонная ритмика развития бентосных и планктонных растительных организмов решающим образом зависят от содержания в воде питательных веществ, особенно азота и фосфора.

В качестве примеров богатых питательными веществами эвтрофных водоемов с высокой продуктивностью можно назвать: в области морей — так называемые «зеленые океаны» (особенно у западных берегов материков, например Перу, Западной Африки, где ветер оттесняет бедные питательными веществами поверхностные слои воды и устремляет на их место богатые глубинные слои, или в антарктических и арктических морях с обусловленными температурами сезонными движениями воды), а также коралловые рифы, прибрежные мангры, ватты и устья рек (аллювиальные поймы) с хорошим снабжением питательными веществами, приносимыми с суши; в области пресных водоемов — озера на низменности с изменяющейся температурой воды, с перемешиванием водных слоев весной и осенью или реки, богатые взвешенными частицами. Им можно противопоставить бедные питательными веществами мезо- и олиготрофные водоемы со средней или малой продуктивностью, например «синие океаны», без просачивающихся кверху глубинных слоев воды (например, части Средиземного моря или центральная часть Южной Атлантики), холодные горные озера, дистрофные болотные воды (с высоким содержанием гумусовых веществ и pH от 3,5 до 5,0), холодные горные ручьи.

В водоемах с изменяющейся температурой воды (например, в морях и озерах умеренной зоны) фитопланктон достигает пиковых значений после весенней циркуляции воды вследствие хорошего снабжения питательными веществами (а также благоприятного светового и температурного режима), затем летом эти значения снижаются из-за расхода питательных веществ и еще раз несколько поднимаются во время осеннего движения воды перед установлением зимнего низкого уровня. Как результат усвоения С02 часть автотрофных водных растений (макрофиты в щелочных пресных водоемах) образует отложения извести (например, известковый туф, озерный мел), причем вместо хорошо растворимого бикарбоната кальция образуется почти нерастворимый карбонат кальция;

Са(НС03)2 СаС03 + Н20 + С02.

В водоемах с обилием организмов и недостаточным перемешиванием воды часто образуются как следствие деятельности гетеротрофных деструентов бедные кислородом или вообще лишенные его глубинные слои или отложения сапропеля, в которых могут существовать только немногие специализированные анаэробные виды (особенно бактерии).

<< | >>
Источник: П. Зитте, Э. В. Вайлер, Й. В. Кадерайт, А. Брезински, К. Кёрнер. Ботаника. Учебник для вузов : в 4 т. /; на основе учебника Э. Страсбургера [и др.] ; пер. с нем. Е. Б. Поспеловой. — М. : Издательский центр «Академия». — 256 с.. 2007

Еще по теме Доступность питательных веществ почвы:

  1. КРУГОВОРОТ И БАЛАНС ПИТАТЕЛЬНЫХ ВЕЩЕСТВ И ГУМУСА ПОЧВЫ
  2. УДОБРЕНИЕ НАВОЗОМ И ПЛОДОРОДИЕ ПОЧВЫ Поступление питательных элементов и органического вещества
  3. СОДЕРЖАНИЕ ПИТАТЕЛЬНЫХ ВЕЩЕСТВ
  4. Действие и оценка питательных веществ навоз
  5. Определение содержания питательных веществ в почве
  6. Влияние удобрения навозом на уровень и соотношение питательных веществ, вносимых с минеральными удобрениями
  7. ОРГАНИЧЕСКОЕ ВЕЩЕСТВО ПОЧВЫ
  8. Оборонительно-пищевые взаимоотношения и вопросы доступности кормовой базы
  9. 5.4. Уровни обобщения и абстрагирования, доступные животным
  10. 5.5. Признаки, доступные обобщению животных
  11. Подготовка питательных сред
  12. Энергосберегающие способы основной обработки почвы в технологии возделывания кукурузы Водный режим почвы
  13. Питательные среды.