Лабораторные занятия 5 (3 часа) Почвенные коллоиды. Поглотительная способность и реакция

Лабораторные занятия 5 (3 часа)
Почвенные коллоиды. Поглотительная способность и реакция
почв. Почвенный раствор, реакция почвенной среды, кислотность и
буферность почв
Одной из самых мелких фракций механических элементов почв в
классификации Н. А. Качинского является коллоидная.
Коллоидами называются мельчайшие частицы вещества, имеющие
размеры от одной десятой до одной тысячной долей микрона (0,1—0,001
мк). Такие частички вещества невидимы невооруженным глазом, но по
отношению к остальным частицам вещества в микромире коллоиды
выглядят как гиганты. Меньшие размеры, чем у коллоидов, имеются у
молекул органических и минеральных веществ, затем у атомов и их
составных элементарных частиц. Однако молекулы > гумусовых веществ
относятся к коллоидам, так как облада- J ют большой молекулярной
массой.
Человек повседневно и ежечасно встречается и имеет ) дело с
коллоидами и коллоидными системами: наше собст- I венное тело,
продукты питания, большая часть одежды и ' обуви, бумага, краски и
чернила, облака в атмосфере, наконец почва,— все это примеры материи в
коллоидном со- ^ стоянии.
С водой мельчайшие частички (коллоиды) образуют к о л л о и д н у ю
с и с т е м у , которая отличается от истинных водных растворов,
разлагающих молекулы растворенного вещества на катионы и анионы, а
также отлича- , ется от грубых взвесей в воде крупных минеральных об- !
ломков (суспензий).
Коллоидные частицы образуются в природной среде дву- I мя путями:
д и с п е р с и о н н ы м , т. е. раздроблением д минеральных обломков до
размеров коллоидных частичек, i и к о н д е н с а ц и о н н ы м , т. е. за счет
уплотнения | ионов и молекул (например, органических). В коллоидных 1
системах различают дисперсную фазу (собственно коллоид- | ную
частичку вещества) и дисперсионную среду (окружаю- | щие коллоидные
частицы воду, воздух или твердую мине- \ ральную среду).
В почве коллоиды находятся или в виде золя (коллоид- I ный
раствор), либо в виде геля (коллоидный осадок). Почвен- \ ные гели
связаны с более крупными механическими элемен- I тами, которые как бы
обволакиваются коллоидными плен- ками и склеиваются в более крупные
почвенные комочки, j агрегаты или структурные отдельности. От этого
свойства (склеивания частиц) и произошло название слова коллоиды (по
лат. colla — клей).
В водной среде коллоидные частички обнаруживают броуновское
движение. Способны они также проникать сквозь обычные бумажные
фильтры.
Важнейшим свойством коллоидов является наличие на их
поверхноояда. И хотя в фи
зике tie существует четкого определения понятия заряда, тем не менее
все мы легко воспринимаем это явление как разнонаправленную
возможность во взаимодействии элементарных частиц в составе атомов:
электронов (отрицательно заряженных частиц) и протонов (положительно
заряженных). Частицы с одноименными зарядами при со- ^прикосновении
отталкиваются, а с разноименными — притягиваются (и заряд может
нейтрализоваться).Электронейтральная коллоидная частица называется
мицеллой. Она состоит из ядра — любой коллоидной частички вещества
размером от 0,1 до 0,001 мк. В почвах содержится более 90% коллоидов,
ядра которых представлены кристаллическими обломками минералов и
горных пород. Поверхность ядра таких коллоидов имеет отрицательный
заряд, так как в наружном слое атомы кристаллической решетки граничат
с дисперсионной средой посредством электронов. Если в таких
поверхностно залегающих атомах будут находиться электроны со
свободной энергией, направленной наружу, то такие коллоиды
называются ацидоидами. Первый заряженный уровень элементарных
частиц, располагающийся на поверхности ядра коллоидной частицы,
называется потенциалопределяющим слоем. У аци- доидов в
потенциалопределяющем слое могут находиться и анионы, а в диффузном
слое (т. е. в дисперсионной среде) -* катионы. Б а з о и д а м и называются
положительно заряженные коллоиды, в потенциалопределяющем слое
которых находятся катионы, а в диффузном слое — анионы. Есть еще
третья группа коллоидов, называемых а м ф о ли* т о и д а м и. Это такие
коллоиды, которые способны менять знак заряда в двойном электрическом
слое ионов в зависимости от изменения реакции среды (кислой или щелочной).
В зависимости от дипольных свойств воды почвенные коллоиды,
бывают г и д р о ф и л ь н ы м и
и
гидроTJTсПГн ы м и.
Гидрофильными называются такие коллоиды, которые способны
притягивать на свою поверхность молекулы воды, образуя многослойную
гидратную пленку (состояние золя). Гидрофильность коллоидов
усиливается при наличии в почвенном растворе одновалентных катионов,
особенно натрия. В таком случае коллоидная система в почве будет
находиться в состоянии пептизации, т. е. в этом случае всё коллоидные
частицы будут разобщены. Объединению их препятствуют гидратные
оболочки 6 совокупности с катионами натрия. При увлажнении такой
почвенной массы происходит ее заплывание, разжижение (явление тиксотропии), что сопровождается резким ухудшением условий роста и
развития растений.
_Гидрофобность почвенных коллоидов усиливается в присутствии
двух- и трехвалентных катионов, энергия взаимодействия которых (заряд)
превышает энергию диполя воды. Поэтому, например, катионы кальция, относи- ; тельно
легко отталкивая молекулы 'воды от поверхности: коллоидов,
нейтрализуют поверхностный заряд коллоидов. ] Освобожденные от
гидратной пленки, такие нейтральные коллоиды могут выпадать в осадок,
происходит явление; коагуляции с образованием геля (коллоидного
осадка), которое сопровождается склеиванием механических эле-' ментов
почвы и агрегированием минеральной массы материнской породы. В
конечном итоге все это приводит к улучшению агрономических свойств
почв.
Вследствие малых размеров коллоиды в своей совокуп- ' ности
обладают громадной суммарной поверхностью. Так,] например, если
собрать коллоидные частички в сосуд объел мом всего 1 см8, то суммарная
поверхность их будет равна! почти 1 га (от 6000 до 10 000 м а), что легко
проверить про! стым арифметическим подсчетом.
Большая суммарная и удельная поверхности обусловь лены высокой
степенью дисперсности, что способствует! образованию у коллоидной
системы значительной реакцион-, ной способности. Большая суммарная
поверхность коллоин дов создает громадную величину заряда. Вследствие
этого! почвы обладают весьма интересной и значительной поглотительной
способностью.
Поглотительная способность почвы — это СВОЙСТЕО поглощать
(задерживать в себе) газы, жидкости, солевые растворы и удерживать
твердые частицы. Способность к назван* ному поглощению веществ в
первую очередь определяется количеством и качеством коллоидов почвы.
Акад. К. К. Гедройц создал стройное учение о почвен-: ной
поглотительной способности. Механические элементы размером менее
0,001 мм (с небольшим участием частиц размером 0,001—0,005 мм) он
назвал п о г л о щ а ю щ и м к о м п л е к с о м почвы. Коллоиды целиком и
полное тью относятся к почвенному поглощающему комплексу (ППК).
“ПК. К. Гедройц выделил пять видов почвенной поглотительной
способности: механическую, физическую, химическую, физикохимическую и биологическую.
Механическая
поглотительная
с по-’ с о б н о с т ь
обусловлена свойством пористости почвен-: ной массы. Почва не
пропускает через свою толщу частицы, взмученные в фильтрующейся
суспензии.
Величина
механического
поглощения
зависит
от
механического состава, структуры и сложения почв. В результате
механического
поглощения образуется наилок у пойменных и орошаемых почв,
происходит очистка от грубых примесей у сточных вод на полях
фильтрации и в отстойниках, при миграции по профилю глинистых и
коллоидных частиц образуется иллювиальный горизонт и др.
Физическая
поглотительная
способность
почв
означает изменение концентрации растворенного вещества в пограничном
слое раствора, окружающем почвенные коллоиды. Физическое
поглощение зависит от количества коллоидов почвы, которые способны
физически (электростатически) поглощать заряженные частицы (диполей
воды, катионов, анионов), создавая различную концентрацию их в
почвенном растворе;
Изменение концентрации вещества на поверхности раздела двух фаз,
обусловленное особыми свойствами поверхностного коллоидного слоя,
называется адсорбцией. В почвах наиболее распространена и имеет
огромное практическое значение положительная адсорбция, при которой
происходит увеличение концентрации (скопление) вещества в поверхностном слое. Реже встречаются случаи отрицательной адсорбции, т.
е. уменьшения концентрации вещества возле дисперсной фазы, и ее
увеличение в дисперсной среде. ( Это наблюдается, например, в
отношении анионов, которые могут теряться из почвы вместе с
просачивающейся водой. В одних случаях это явление будет
желательным, например при отмывке солей (хлора, сульфатного аниона), а
в других случаях — крайне нежелательно, например, когда могут теряться
нитраты, фосфаты и другие ценные питательные вещества. Поэтому
удобрения, содержащие нитратный ион, не рекомендуется вносить в почву
за несколько месяцев до посева или осенью.
Примером физического поглощения является адсорбция чернил и
типографской краски на бумаге.
Химическая
поглотительная
спос о б н о с т ь
почв
обусловлена способностью анионов растворенных солей давать с
катионами нерастворимые соли, выпадающие в осадок. Если в почву будет
внесен суперфосфат— Са(Н2Р04)2, то эта растворимая соль может войти в
реакцию с солями железа, образуя FePOj — нерастворимый осадок. С
солями кальция в этом случае может образоваться труднорастворимый в
воде трехкальциевый фосфат Са3 (Р04) 2. Чаще всего в почвах химическим
поглощением происходит накопление в карбонатном горизонте
труднорастворимого в воде кальцита—* СаСО$.
Ф и з и к о - х и м и ч е с к о е п о г л о щ е н и е именуют еще и
обменным. Обменная поглотительная способность обусловлена обменом
некоторой части катионов, содержащихся в твердой фазе, на
эквивалентное (равновеликое) количество катионов, находящихся в
соприкасающемся с ней растворе.
При соприкосновении почвы с каким-либо раствором соли
происходит обменная реакция: катион соли поглощается почвой, а в
раствор вытесняется в эквивалентном количестве катион почвы.
Например, если небольшое количество дерново-подзолистой почвы
поместить на бумажный фильтр в воронку и прилить раствор хлористого
калия, то в фильтрате будет раствор соляной кислоты, который легко
обнаруживается с помощью индикатора. Реакция протекает по уравнению
[ППК] Н + КС1 — [ППК] К + НС1
Если в аналогичном опыте использовать образец черноземной почвы,
насыщенной кальцием, то реакция обмена катионами будет происходить в
следующем виде:
[ППК] Са -f 2КС1 [ППКК+СаС1а
Как видно из приведенных уравнений реакций, в почве Происходит
явление физического поглощения катионов (адсорбция), а в почвенном
растворе происходит превращение одних веществ в другие, т. е.
химическое явление. Поэтому этот вид поглотительной способности почв
носит двойственное наименование.
Изучая физико-химическую поглотительную способность, К. К.
Гедройц установил, что катионный обмен между почвой и раствором
происходит в эквивалентных отношениях, т. е. количество катионов,
вытесненных из почвы и поглощенных ею из раствора, эквивалентно
(равновелико); обмен катионов совершается очень быстро, почти мгновенно; реакция обмена обратима.
Поглощенные катионы, их количество и соотношение дают важную
характеристику многим свойствам почвы, поэтому всегда определяют
физико-химический состав поглощенных почвой катионов (оснований).
Для большинства почв характерными поглощенными основаниями
являются катионы кальция, магния и водорода. В кислых оподзоленных
почвах в составе обменных катионов преобладающее влияние имеет
водород, в солонцах — натрий, черноземы насыщены кальцием и
магнием.
| Общее количество поглощенных оснований, выраженное в ur-экв
на 100 г почвы, называется емкостью поглощенцр. шли емкостью обмена
(обозначается буквой Е), и рассчитывается по формуле E=Ca+Mg4-H.
Суммарное содержание двух поглощенных катионов кальция и
магния характеризуется как сумма обменных оснований и обозначается
латинской буквой S (и измеряется в мг-экв на 100 г почвы).
Следовательно, Е=5+Н; Н — величина гидролитической кислотности
(в мг-экв на 100 г почвы).
Частное от деления суммы обменных оснований и. емкости
поглощения, выраженное в процентах, характеризуется как степень
насыщенности почв основаниями: v%
Эти характеристики физико-химических явлений в почвах находят
широкое применение в мелиоративной практике и при применении
удобрений с целью научно обоснованного проведения агрохимических и
агротехнических приемов.
Вещества в почвах поглощаются также биологическим путем. Под
б и о л о г и ч е с к о й п о г л о т и т е л ь н о й с п о с о б н о с т ь ю понимают
закрепление растворимых веществ в телах организмов (растениями,
микроорганизмами и животными, обитающими в почве). Существенной
особенностью биологической поглотительной способности почв является
избирательное усвоение растениями из растворов с минимальным
содержанием наиболее важных для жизнедеятельности организмов
веществ в присутствии больших количеств остальных соединений.
Благодаря этой избирательной биологической способности растений в
верхних горизонтах почвы вместе с гумусом аккумулируются многие
макро- и микроэлементы пищи.
Таким образом, поглотительная способность играет важную роль в
накоплении в почве элементов плодородия. Коллоиды определяют водный
и воздушный режимы почв, что, в свою очередь, обусловлено
физическими свойствами генетических горизонтов. От свойств коллоидов
зависит биологическая деятельность почвенных микроорганизмов, а также
условия роста и развития сельскохозяйственных растений.
Обменное поглощение осуществляется за счет ионов, расположенных
на внешних уровнях коллоидных частиц.
По современным представлениям, к обменным катионам относятся
катионы диффузного слоя коллоидных мицелл.
Ионы, имеющие повышенную энергию поглощения (двух- и
трехвалентные), прочнее удерживаются почвой, чем одновалентные. Один
и тот же ион удерживается почвой неодинаково. По Н. И. Горбунову,
приблизительно 80% суммы обменных катионов удерживается
относительно легко, а остальные прочно закрепляются на поверхности
почвенных коллоидов. Ионы, расположенные на острых и выпуклых
местах поверхности коллоидных частиц, вытесняются легче, чем ионы,
расположенные на вогнутых частях или же на внутренней поверхности
микропор и в межпакетном пространстве глинных минералов.
Состав поглощенных оснований определяет основные химические и
физические свойства почв. К. К. Гедройц выделял почвы, насыщенные
основаниями (содержащие в ППК Са -, Mg -, К-, Na\ NHi), и почвы, не
насыщенные основаниями (содержащие в ППК сравнительно много Н и
А1-).
ПОЧВЕННЫЙ РАСТВОР
Жидкая фаза почвы является наиболее мобильной, динамичной' и в то
же время активной ее частью. В_прчвенном растворе совершаются
процессы разрушения и"синтеза гумусовых веществ, формирования
вторичных минералов, об- уазоМнйя органо-минеральных соединений. Из
почвенного раствора растения получают необходимые питательные
вещества и воду. Вследствие того что одни вещества почвы могут
поглощаться растениями, микроорганизмами и коллб- идами, а другие
могут оставаться в почвенном растворе, между жидкой и твердой фазами
почвы устанавливается динамическое адсорбционное равновесие. В
почвенном растворе минеральные и органические вещеЬтва находятся в
молекулярном, коллоидном и ионном состоянии.
Из минеральных соединений в почвенном растворе обычно
йре^Л^щ^^^углёкислые соли кальция, магния и др:, содержатся-также
нитраты, фосфатыГсульфаты и хлориды. Есть почвы, которые содержат в
почвенном растворе соду и даже соли кремневой кислоты.
Органические вещества почвенного раствора представлены
гумусовыми
веществами,
солями
гуминовых
и
фульвокислотгйолекулярными растворами сахаров, аминокислот, органических
кислот и др.
Слабоминерализованные почвенные растворы характерны для
тундровых, подзолистых, серых лесных почв, черноземов и красноземов,
болеё~"шшерализованные — в каштановых, бурых полупустынных и
сероземных почвах, сильноминерализованные — в солонцах и солончаках,
в которых при подсыхании могут выпДдать“йз~расгвора соли в виде
кристаллов.
В сельскохозяйственной практике концентрацию почвенного
раствора считают слабой, если в литре содержится 0,5—2 г солей. Такая
концентрация присуща почвам северных и центральных областей СССР.
Осмотическое давление таких растворов примерно равно 1—3 атм. В
южных засолённых почвах литр почвенного раствора содержит от 5 до 100
г солей. Осмотическое давление таких растворов достигает 10—20 атм. На
таких почвах могут произрастать солевыносливые растения, клеточный
сок которых также имеет высокое осмотическое давление.
Важнейшие анионы почвенного раствора] НСО3* NO3, СГ, so;, HaPOi,
НРОД Большинство из них имеет важное питательное значение для
растений. Среди катионов в почвенном растворе находятся все те, которые
входят и в состав обменных катионов: Са**, Mg**, Na*, К*, NH;, А1--*,
Fe*-\ Н*. В чрезвычайно малых количествах в почвенном растворе
присутствуют катионы микроэлементов: Мп**, Zn*-, Си*-, Со** и др.
Характеристика почвенного раствора имеет особо важное значение
при
использовании
засоленных
почв,
которые
обогащены
легкорастворимыми солями: карбонатами натрия, сульфатами натрия и
магния, хлоридами кальция, магния и натрия. Состав и концентрация этих
солей могут быть фактором, делающим невозможным возделывание полевых культур на таких почвах.
РЕАКЦИЯ ПОЧВЕННОЙ СРЕДЫ
Реакция почвенного раствора характеризует кислот- ность и
щелочностьюочвы. Это весьма динамичная характеристика почвы,
которая зависит от погоды, внесения удобрений, агротехники.
Реакция раствора определяется соотношением в нем ионов Н* и ОН'.
Известно, что вода при 22°С распадается на ионы в количестве 1/10 000
000 грамм-молекулы, т. е. 10“7 молей на литр воды. Из каждой молекулы
воды при диссоциации получается по одному иону Н* и ОН'. Их концентрайи я в дистиллированной воде^при температуре 22°G будет равиа
[Н• 1 == lQffl== 10~^Г^он/л7~Произведение ионов Н* на СЖГ при
любойГих концентрации имеет приблизительно постоянное значение,
равное 10“14. Если к дистиллированной воде прибавить кислоту и тем
самым увеличить в растворе концентрацию ионов водорода, то количество
ионов ОН' уменьшится во столько раз, во сколько увеличится количество
ионов водорода. В связи с этим реакция любого., раствора определяется
соотношением в нем ионов Н* и О Н ' . Если в растворе Н*Х)Н', то реакция
кислая, при Н*=ОН' — нейтральная, при Н^ОН' — щелочная.
Определяют реакцию почвенного раствора в виде величины pH,
представляющей
десятичный
логарифм
концентрации
ио^овЛводородаТ^Так, если концентрация иона Н* в литре ря^на~0,1 г, то
pH 1; если — 0,001, то pH 3; pH определяется потенциометрически с
помощью приборов рН- метров или иономеров.
Реакция почвенной среды определяет рост и развитие
сельскохозяйственных культур, являясь важным условием почвенного
плодородия.
Кислотность почвы — способность подкислять воду и растворы
нейтральных
солей.
Различают
активную
и
потенциальнукГ'Киелвтности. Первая форма кислотности, характерна для
почвенного раствора, а вторая — для твердой фазы почвы.
А к т и в н а я к и с л о т н о с т ь определяется • наличием в почве
органических, гумусовых фульвокислот, минеральных кислот, способных
легко растворяться в воде. В большинстве почв заметное подкисление
почвенного раствора происходит вследствие образования углекислоты, однако заметные количества свободных минеральных Кислот в почвах
встречаются очень редко.
При pH 4—4,5 реакция сильнокислая, 4,6—5,0— среднекислая, 5,1—
5,5 — слабокислая, 5,6—6,0 — близкая к нейтральной, 6,1—7,0 —
нейтральная, 7,1—8,0 — слабощелочная.
Максимальные урожаи растений получаются в определенных
пределах pH для каждой культуры. Оптимальные значения pH для
люцерны — 7,2—8,0, клевера — 6у&— 7,0, гороха — 6,0—7,0, свеклы —
7,0—7,5, ячменя — 6,0<— 7,5, кукурузы — 6,0—7,5, пшеницы яровой —
6,0*~7,3, пшеницы озимой — 6,3—7,5, ржи и овса — 5,0—7,5. -Как видно,
культурные растения не переносят кислой реакции и хорошо растут
только на нейтральных и близких к ним
\ Ло значению реакции среды почвах. Реакция почвенного раствора
регулируется внесением в почвы извести, гипса, минеральных и
органических удобрений.
На основании одной величины pH почвенного раствора (или~водной
вытяжки из почвы) нельзя делать выводы о количестве извести,
необходимой для нейтрализации кислотности почв. Водородные-ионы,
присутствующие
в
почвенном
растворе;
составляют
только
незначительную часть (дол-Н 'ОртлХёнта) всего количества водородных
ионов в почве. Так, различные значения pH соответствуют следующим
количествам Н' в почвенном растворе (в условном пересчете в г/га):
pH
7
6
5
4
3
Н
0,06., 0,6 6
60
600
Так как 1 г Н' эквивалентен 50 г СаС08, то можно было бы полагать,
что для нейтрализации даже наиболее кислой почвы с pH 3 потребуется
только 30 кг/га СаС08. Однако такая доза извести не даст ожидаемого
эффекта, и почва после внесения 30 кг/га СаС08 останется сильнокислой.
Основная часть Н-ионов находится в твердой фазе почвы, в ее
поглощающем комплексе. Поэтому дозы извести, рассчитанные по
кислотности (pH) почвенного раствора, не- ^достаточны для
нейтрализации всей кислотности поглощающего-коШлёк^Тюч^ После
нейтрализации известью почвенного раствора Н-ионы из поглощающего
комплекса вновь перейдут в почвенный раствор и подкислят его. Для
давильной опенки степени кислотности почв следует учесть общее
количество ионов водорода (и алюминия), находящихся в ^почвенном
поглощающем комплексе.
П бТ1ГнГцТГал ь н ой к и с л о т й о с т ь ю почвы называется
способность ее твердой фазы проявля'Рьсебя <кйк кислота
пр!Гвзаимодействии~{Птаствсграмй.
• потенциальная кислотность измеряется количеством ионов водорода
(и алюминия), находящихся в почвенном поглощающем комплексе в
скрытом, поглощенном состоя- - .нии. При известных условиях эти ионы
могут быть переве- л.дены в раствор: более подвижная часть ионов
водорода (или алюминия) может быть переведена в раствор при обработке
почвы избытком нейтральной соли, например КС1, NaCl, ^остальная,
менее подвижная часть Н-ионов— при дальнейшей обработке почвы
солями, дающими в водном раст- : воре (благодаря гидролизу) щелочную
реакцию. Обычно .для этого применяют ацетат натрия— CH8COONa и др.
обработки раствором КС1 почвы, содержащей поглощенный
алюминий, в результате обмена в фильтрате появляется не свободная
кислота НС1, а гидролитически кислая соль А1С18. Кислотность солевого
фильтрата учитывается путем его титрования щелочью.
Обменная кислотность — наиболее вредная для растений форма
почвенной кислотности. При внесении в почву минеральных удобрений в
форме нейтральных солей поглощенные почвой ионы водорода (или
алюминия) способны к обмену, в результате чего возможно сильное
подкисление почвенного раствора. Поэтому учет величины обменной
кислотности необходим для характеристики потребности почв в извести в
целях нейтрализации реакции среды.
Существенным фактором образования той или иной реакции является
характер материнской породы. Так, на карбонатных породах при всех
прочих равных условиях образуются почвы, обогащенные кальцием и
имеющие нейтральную реакцию, а на кислых, лишенных карбонатов
кальция и магния, формируются сильнокислые почвы.
Большое влияние на образование кислых почв оказывают
климатические условия. Так, в условиях промывного и периодически
промывного типов водного режима почв в почвенный поглощающий
комплекс практически в неограниченном количестве поступают катионы
водорода. При этом из почвы выводятся катионы кальция и магния, и тем
самым усиливается ненасьпценность основаниями. Такая реакция среды
характерна для подзолистых, дерново- подзолистых, серых лесных почв,
красноземов и др.
Продукты разложения, например, хвойной растительности также
влияют на усиление кислотности почв. Смена хвойных лесов на
широколиственные и особенно на травянистую растительность
способствует ослаблению подзолистого процесса и усилению дернового,
сопровождаемого понижением кислотности почв.
Сельскохозяйственная деятельность человека может привести к
целому ряду изменений почвенной реакции. Отчуждение урожаев с полей
без возврата в почву выносимых из нее веществ приводит к снижению
плодородия, что сопровождается также усилением кислотности. Особенно
сильно подкисляют почву аммиачные формы азотных удобрений, поэтому
их применение надо сочетать с внесением извести.
Антиднаякислотностьобменнаякислотность■ Гидролитическая
кислотностьЯдроколлоиднойчастицы
Рир. 4. Виды кислотности почв.
Указанное взаимодействие кислот почвы с разными солями можно
изобразить двумя следующими схемами з
[ППК] Н + КС1 ±5 [ППК] К + НС1 [ППК]Н+ CH8COONa±^ [ППК]
Na-f СН8С(Х)Н
Как видно из схем, происходит обменная реакция катионов солей (К*,
Na') с водородными ионами почвы, в результате этого обмена в солевой
вытяжке образуются свободные кислоты, которые учитываются
обычными методами титрования щелочами. По количеству найденной соляной кислоты при обработке почвы раствором нейтральной соли,
например КС1, судят об обменной форме кислот- ности. По количеству
освободившейся уксусной кислоты при обработке почв, например
раствором CHaCOONa, судят о гидролитической форме кислотности
почвы. На практике за величину гидролитической кислотности принимают
все количество уксусной и других кислот, оказавшихся в фильтрате после
обработки почвы избытком гидролитически-ще- лочной соли (рис. 4).
Следует иметь в виду, что кислотность КС1-вытяжки
обусловливается не только поглощенными ионами водорода, легко
перешедшими в вытяжку, но в значительной мере и присутствующими в
ней ионами водорода активной кислотности, а также ионами алюминия,
появляющимися в результате взаимодействия почвы со свободной НС1.
При наличии в почве поглощенного алюминия взаимодействие его с
растворами нейтральной соли может быть представлено следующей
схемой]
[ППК] А1 + ЗКС11^[ППК]к-|- А Юз
Хлористый алюминий гидролитически расщепляется и создает
кислую реакцию почвенного раствора. В случае
х экв на 100 г почвы. Бикарбонаты натрия менее токсичны. Их
вредное влияние начинает проявляться при содержании иона НСО* в
количестве 0,065—0,4%, или 1,00-—6,25 мгх хэкв на 100 г почвы.
Избыточная в почве щелочность может устраняться применением
физиологически кислых минеральных удобрений, наВсза^ также
гипсованием почвы:
[ППК] ® + CaS04 — [ППК] Са + NaaS04
Доза внесения гипса рассчитывается в зависимости от количества
обменного натрия^ и общей щелочности. Проведение химической
мелиорации
щелочных
почв,
подбор
солевыносливых
и
солонцеустойчивых культур способствует повышению плодородия таких
почв, расширению возможностей производительного использования
сельскохозяйственных земель.
Буферность почв — способность почвы противостоять изменению
реакции почвенного^растйбрЗГГЧём больше почва буферит, тем труднее
сместить ее реакцию в кислую или щелочную сторону. Буферность. почвы
всегда следует учитывать при применении минеральных удобрений и мелиорантов, при химизации земледелия.
Следует различать буферность почвенного раствора и буферность
почвы. Первое понятие связано со способностью Почвенного раствора
противостоять изменению активной реакции при прибавлении кислот или
щелочей вследствие перехода части ионов Н или ОН из
диссоциированного состояния в недиссоциированное. Почвенный раствор
находится в тесном взаимодействии с почвенным поглощающим
комплексом. Поэтому изменения в активной реакции почвенного раствора'
регулируются обменными катионами почвенного поглощающего
комплекса, а буферность зависит от количественного и качественного
состава обменных катионов почвы.
Буферность почвы зависит также от химического состава и емкости
поглощения.
Наибольшее значение в буферных свойствах почвенного раствора и
почвы имеет наличие буферной системы H2C03-f- +Са(НСОз)2- Чем
больше емкость поглощения почвы, тем выше ее буферность. Высокой
буферной способностью обладают тяжелые высокогумусированные
почвы, почвы легкие и малогумусные — низкобуферны. Например, в
почвах песчаных и супесчаных легко сдвигается реакция почвенДругой важной характеристикой реакции почвенной сре-. ды является
щелочность, которая представляет собой крайне неблагоприятное
свойство почвы, приводящее к угнетен нию растений и микроорганизмов,
ухудшающее агрофизические свойства почв. Различают активную и
потенциальную, .дцелочность.
Активная
щелочность
обусловливается наличием в
почвенном растворе гидролитически щелочных солей (NaaCOa, NaHCO» и
др.), которые при диссоциации определяют
преобладающую
концентрацию гидроксил- ионов.
В почвенном растворе химическими методами обнаруживается общая
щелочность, щелочность от нормальных карбонатов и от бикарбонатов.
Щелочность от нормальных карбонатов может проявляться в
результате обменных реакций почв, содержащих поглощенный натрий,
вследствие жизнедеятельности суль- фатредуцирующих бактерий,
восстанавливающих в анаэробных условиях в присутствии органического
вещества сернокислые соли натрия до соды:
Na#S04 + 2С=2COs + NaaS
Na3S + СОа + НаО = Na2COa + HaS
Активная щелочность обычно выражается величиной pH.
Титровальн^П ^гготенциальная) щелочность дает представление о
суммарном содержании щелочей в почвенном растворе.
П о т е н ц и а л ь н а я щ е л о ч н о с т ь обнаруживается у почв,
содержащих поглощенный натрий. При. взаимодействии такой почвы с
угольной кислотой, находя- щейся в почвенном растворе, происходит
реакция замещения, результатом^оторой является накопление соды и подщелачивание раствора:
[ППК] й + Н3СОа 'Д [ППК] 8 + NaaC08
Потенциальную щелочность выражают в мг»экв на 100 г понвы.
Щелочность почвенного раствора переносится культурными растениями
хуже, чем кислотность.
Наиболее токсичными являются карбонаты натрия. Их вреднЬейЛИяние начинает проявляться при содержании иона С08 в количестве
6.005—0,02%. или 0,17—0,7 мгх
Связность почвы — способность сопротивляться внешня рему
усилию, стремящемуся разъединить частицы почвы. | Вызывается
связность силами сцепления между частичка- > 'ми почвы. Связность
определяет твердость. Твердостью ; называется сопротивление, которое
оказывает почва про-; никновению в нее под давлением какого-либо тела.
Опреде- | ляется это свойство специальными приборами—твердо-J
мерами. Высокая твердость является признаком плохих | физикохимических и агрофизических свойств почв. Твер-1 дость почвы влияет на
сопротивление при обработке.
Удельное сопротивление — усилие, затрачиваемое на | подрезание
пласта, его оборот и трение о рабочую плужную | поверхность. В
зависимости от механического состава, физико-химических свойств,
влажности и агрохозяйственного состояния земли удельное сопротивление
почвы изменяется ^ в пределах от 0,2 до 1,2 кг/см2.
Химической мелиорацией на фоне передовой^ агротехника ки
улучшаются все физико-механические свойства почв.|