Поглощение почвой катионов

Поглощение почвой катионов осуществляется путем

обменной ионной сорбции, необменной фиксации, химического и биологического поглощения.

Обменная сорбцияспособность катионов диффузного слоя почвенных коллоидов обмениваться на эквивалентное количество катионов соприкасающегося с ними раствора.

Существенное значение имеет минералогический и химический состав почвенных коллоидов. Катионы кальция сильнее поглощаются гуминовыми кислотами и монтмориллонитом, аммоний — мусковитом.

Емкость поглощения у разных почв и содержание гумуса

 

 

  Содержание,% Емкость поглощения катионов, мэкв/100 г почвы   Содержание поглощ. катионов, мэкв/100 г почвы    
Почва гумуса минеральных частиц диаметром
        0.0002-25 мм 0,00025-0,001 м Са* + Мg* Na Н*
Дерново-подзолистая - 2,5
Серая лесная 3,0
Чернозем:              
выщелочен ный - 8,0
мощный
обыкновен ный - 6.0
южный 4,5
Каштановая 2.5
Серозем 1,0

 

Необменное поглощение катионов (фиксация) происходит в почве постепенно и часть обменных катионов переходит в необменную форму (не вытесняется из почвы в раствор при действии нейтральных солей).

Наиболее интенсивно фиксируются ионы калия и аммония. Большинство исследователей считают, что основной причиной перехода катионов в необменное (фиксированное) состояние является защемление этих катионов в межплоскостных промежутках кристаллической решетки глинистых минералов с расширяющимся типом ее (монтмориллонит, вермикулит).

Химическое поглощение катионов. Катионы переходят в твердую фазу почвы в результате реакций солеобразования, при которых образуются нерастворимые в воде соединения. К таким катионам относятся Са2+, А13+, Fe3+ и отчасти Mg2+.

При взаимодействии с растворимыми в воде сульфатами, карбонатами и фосфатами эти катионы образуют нерастворимые соединения и выпадают в осадок в твердой фазе почвы:

[ППК-] Са2+ + Na2SO4->[ППK-] 2Na+ +CaSO4;

[ППК-] Са2+ + 2NaHCO3-^[ППK-]2Na+ + Ca(HCO3)2.

Ca(HCO3)2 — Н20- СаСО3 + СО2.

А1(ОН)3 + H3PO4-> AlPO4 + ЗН2О.

Биологическое поглощение катионов.

Некоторая часть катионов почвенного раствора поглощается в почве биологически вследствие усвоения их живыми организмами — растениями, микроорганизмами.

Биологическое поглощение носит избирательный характер, так как живые организмы поглощают в первую очередь катионы, необходимые для построения своих тканей.

К их числу относятся калий, аммоний, кальций, железо. Особенно велико значение этого вида поглощения для калия и аммония, которые физико-химически поглощаются слабо и не образуют в почве нерастворимых в воде соединений.

 

Поглощение анионов

Поглощение анионов почвами исследовано менее детально по сравнению с процессами поглощения катионов. Известно, что анионы поглощаются почвой в разной степени в зависимости от природы аниона, состава коллоидов и реакции среды.

Кислые почвы энергичнее поглощают анионы по сравнению с почвами, имеющими нейтральную или щелочную реакцию, в связи с повышенным содержанием подвижных форм полуторных окислов.

Основными видами поглощения анионов являются химическое и био-' логическое.

Широко распространенной реакцией при поглощении анионов следует признать солеобразование — реакцию взаимодействия растворимых солей, при которой образуется новая нерастворимая в воде соль, выпадающая в твердую фазу почвы. Таким путем поглощаются сульфаты, карбонаты и фосфаты.

Особенно велико значение реакций солеобразования для поглощения анионов фосфорной кислоты, которая образует с Са, А1 и Fe нерастворимые фосфаты.

Поглощение фосфатов почвой имеет положительное и отрицательное значение, так как приводит к накоплению фосфора в почве, но снижает степень его доступности растениям.

 

Общее содержание поглощенных катионов оснований(кроме Н+ и А13+) называют суммой обменных оснований.

На их долю в черноземах приходится до 80—90%; в дерново-подзолистых почвах и красноземах иногда 50% и более от ЕКО приходится на ионы водорода и алюминия.

В солонцах и солончаках наряду с кальцием и магнием в поглощенном состоянии присутствует натрий.

 

Сумма обменных оснований (S), выраженная в процентах от общей емкости катионного обмена (ЕКО), называется степенью насыщенности основаниями (V), которую определяют по формуле

 

V =(%).

По этому показателю почвы делятся на насыщенные (V > 80%) и ненасыщенные ( V 50—70%) основаниями.

 

Наилучшие условия для растений создаются при V в пределах 80—90% от ЕКО. При этом, однако, важны уровни насыщения ППК отдельными обменными катионами, особенно кальцием, магнием и калием. Уровни определяются так же, как и степень насыщенности основаниями. Например, степень насыщенности кальцием определяется по формуле Са=Са/ЕКО*100%

 

Таблица 3

Емкость поглощения и ее структура в дерново-подзолистой

легкосуглинистой почве при разном содержании гумуса,

мэкв/100 г почвы (А.И. Горбылева)

 

 

 

Вариант опыта Гумус, % Емкость поглощения
Общая минеральной части органической части
Без удобрений Навоз + NPK Без удобрений Навоз + NPK 1,4-1,8 3,5-4,0 15.0 16,6 31,3 34,6 10.6 11,2 13;0 11.2 4,4 5,4 18,3 23,4

 

4.Кислотность, щелочность, и буферность почвы

Таблица 4

 

Значение рН реакции среды
Концентрация Н ионов, г/л 10-3 10-4 10-5 10-6 10-7 10-8 10-9 10-10 10-11
рН
Реакция среды кислая слабокислая нейтральная слабощелочная щелочная