В почвах присутствуют практически все известные химические элементы.
По набору и содержанию элементов почвы существенно отличаются от горных пород и живых организмов.
Большое число химических элементов — первая особенность почв. Вторая состоит в сочетании высокого содержания углерода и кремния, что связано с влиянием растительности и живых организмов на почвообразующие породы. Третья особенность почв заключается в значительном диапазоне колебания концентраций химических элементов:
Химические элементы в почвах находятся в разных формах: в составе органического вещества почвы, кристаллической решетки первичных и вторичных минералов, в органоминеральных соединениях, новообразованиях, в ионной форме — в почвенных растворах или в составе почвенного поглощающего комплекса.
Среднее содержание некоторых элементов в биосфере, мг/кг (А. П. Виноградов, 1957)
По абсолютному содержанию все элементы в почвах объединяются в три группы. Первая группа включает два элемента: Si и О. Содержание каждого из них составляет десятки процентов, а в сумме они могут составлять 90 % и более. Во вторую группу входят элементы, содержание которых лежит в диапазоне от десятков долей до нескольких процентов. К ним относятся Fe, Al, Са, Mg, С, К, Na, Ti, Mn, N, P, S. Микроэлементы, содержащиеся в количествах от n·10-3 до n·10-10%, образуют третью группу. В нее входят Ва, Sr, В, Rb, V, Ni, Со, Li, Mo, Cs, Se и другие, более редко встречающиеся в почвах элементы.
Химический состав почв всегда изменяется по глубине профиля.
Химический состав почвы — это относительное содержание в процентах химических элементов в определенной массе почвы. Изменение химического состава почвы по профилю проявляется в двух формах: абсолютном накоплении или потере элемента за счет переноса его соединений в пределах почвенного профиля и относительном накоплении (потере) элемента вследствие потери (накопления) в данном горизонте других химических элементов. Особенно сильная профильная дифференциация химического состава наблюдается в почвах, в которых формируются органогенные (торфянистые), подзолистые, карбонатные и засоленные горизонты. Химический состав почв, унаследованный от почвообразующих пород, постоянно преобразуется в результате взаимодействия многих процессов:
- перехода химических элементов из одних соединений в другие при трансформации минералов;
- поступления веществ из атмосферы и вовлечения их в реакции взаимодействия с почвенными растворами;
- растворения веществ в воде и выноса их из почвенного про-филя или из его горизонтов с боковым или грунтовым сто-ком;
- поступления химических элементов с боковым притоком и грунтовыми водами, особенно капиллярным путем;
- осаждения растворенных в почвенной влаге веществ при испарении;
- перехода химических соединений из одного состояния в другое в процессе жизнедеятельности растений;
- вовлечения продуктов метаболизма микроорганизмов, животных и человека в биологический круговорот;
- хозяйственной деятельности человека.
Все процессы, обусловливающие изменения химического состава в профиле почв, можно подразделить на три группы:
- трансформация органических и минеральных компонентов;
- перенос и осаждение вещества;
- образование отдельных генетических горизонтов и формирование почвенного профиля в целом.
Химический состав оказывает двойственное влияние на плодородие почв. С одной стороны, с химическим составом связано содержание питательных элементов, необходимых растениям, с другой — он определяет ряд свойств почв (например, кислотность), которые имеют решающее значение для роста и развития растений. Как дефицит в почве каких-либо элементов пищевого режима растений, так и их избыток неблагоприятно сказываются на продуктивности растений.