Почвенный раствор

Категория: Разное

Почвенный раствор — жидкая фаза почвы вместе с растворенными в ней веществами. Атмосферные осадки, соприкасаясь с твердой фазой почвы, растворяют различные соединения и превращаются в почвенный раствор. В нем содержатся органические кислоты и их соли, а также нитраты, фосфаты, сульфаты, хлориды, карбонаты и др. В растворе почв лесолуговой зоны (подзолистых, дерново-подзолистых) преобладают органические соединения, а минеральные соли (нитраты, фосфаты) содержатся в незначительных количествах. В южных почвах (каштановых, сероземах) в основном присутствуют минеральные вещества, в черноземах содержание органических и минеральных веществ примерно одинаковое.

Концентрация почвенного раствора зависит от почвообразующих пород и климатических условий. Тундровые, подзолистые, серые лесные почвы, черноземы и красноземы имеют слабоминерализованный почвенный раствор; каштановые, бурые полупустынные почвы и сероземы более минерализованы; солонцы, солончаки сильно минерализованы.

Незасоленной считается почва, в 1 л почвенного раствора которой находится менее 2 г солей. Низкая концентрация почвенного раствора характерна для почв северных и центральных областей нашей страны. Южные засоленные почвы содержат в 1 л почвенного раствора от 5 до 100 г солей. Соли препятствуют поступлению воды в корни растений, поэтому на засоленных почвах могут произрастать только солевыносливые растения, у которых клеточный сок имеет высокое осмотическое давление. Полевые культуры на таких почвах не могут произрастать, поэтому важно знать состав и концентрацию солей. Засоленные почвы содержат такие легкорастворимые соли, как карбонаты натрия, сульфаты натрия и магния, хлориды натрия, кальция и магния.

Почвенный раствор имеет большое значение, так как он является основным источником питания растений. Образование почвенных горизонтов связано с передвижением и концентрацией почвенного раствора.

Состав и концентрацию почвенного раствора можно регулировать с помощью различных приемов. Так, для увеличения содержания элементов питания в почву вносят удобрения. На засоленных почвах избыток растворенных солей удаляют путем промывания.

Реакция почвы зависит от соотношения в ней свободных ионов Н+ и ОН-. Если в почвенном растворе концентрации этих ионов одинаковы, то реакция будет нейтральной, при Н+ > ОН- реакция кислая, при Н+ < ОН- — щелочная.

Нейтральную реакцию имеет дистиллированная вода. При температуре 22 °С 1 л воды распадается на ионы в количестве 1/10 000 000 грамм-молекулы = 10-7 моль. Абсолютные показатели концентрации ионов водорода очень малы и ими неудобно пользоваться, поэтому для обозначения реакции почвы введен показатель рН — десятичный отрицательный логарифм концентрации ионов водорода в граммах на 1 л раствора, взятый с обратным знаком. Так, если концентрация иона Н+ в 1 л равна 0,001 г, то рН = 3; если 0,0001, то рН = 4 и т. д. Реакцию почв определяют с помощью приборов рН-метров или колориметрически по изменению окраски индикатора, сравнивая ее со шкалой.

Реакция различных почв (рН) колеблется от 3,5 до 8...9 и выше. Так, торф верховых болот имеет сильнокислую реакцию (рН < 4), подзолистые и дерново-подзолистые почвы — кислую (рН 4...6), черноземы — близкую к нейтральной (рН 6,6...7,1), солонцы и солончаки — щелочную (рН 8...9). Наиболее благоприятная для роста и развития большинства сельскохозяйственных культур реакция нейтральная и близкая к нейтральной (слабокислая и слабощелочная). Сильнокислая и особенно сильнощелочная реакция угнетающе действует на корневые системы и обмен веществ растений.

Кислотность почвы. Обусловлена наличием в почве органических и минеральных кислот, кислых и гидролитически кислых солей, а также поглощенных (обменных) ионов Н+ и Аl3+. Различают следующие виды кислотности: активная (актуальная), потенциальная, которая подразделяется на обменную и гидролитическую.

Активная кислотность обусловлена присутствием в почвенном растворе кислот и гидролитически кислых солей. Для определения этой кислотности в почву приливают дистиллированную воду в соотношении пять частей воды на одну часть почвы. При этом в раствор переходят свободные ионы водорода, не связанные почвой. Ионы водорода, извлекаемые водной вытяжкой, составляют незначительную часть всего количества водородных ионов почвы. Поэтому по значению рН активной кислотности нельзя определить дозу извести для нейтрализации кислотности почв.

Для определения дозы извести, необходимой для нейтрализации кислой реакции почв, нужно знать потенциальную кислотность почв, то есть общее количество ионов водорода и алюминия, находящихся в ППК.

Обменная кислотность проявляется при обработке почвы раствором нейтральной соли. Для определения обменной кислотности почву взбалтывают с раствором хлористого калия. При этом ионы калия вытесняют ионы водорода, находящиеся в почве в поглощенном (обменном) состоянии, и занимают их место. Ионы водорода, перешедшие в раствор, соединяются с оставшимися в нем ионами хлора и образуют соляную кислоту, наличие которой можно определить с помощью рН-метра или другим способом. Установлено, что причиной потенциальной кислотности почвы являются как обменные ионы Н+, так и ионы А13+. Образующийся хлорид алюминия — гидролитически кислая соль, поэтому в водном растворе он расщепляется на кислоту и основание.

Источником обменного иона Н+ служат гумусовые кислоты, а также угольная кислота. Обменный алюминий извлекается органическими кислотами из кристаллической решетки глинистых минералов и других форм гидроксида алюминия.

Гидролитическая кислотность обусловлена как обменными, так и прочно связанными ионами Н+. Поскольку при воздействии на почву раствором нейтральной соли прочно связанные ионы Н+ не извлекаются, то для определения гидролитической кислотности почву обрабатывают раствором гидролитически щелочной соли.

Количество образовавшейся уксусной кислоты определяют титрованием щелочью. Гидролитическая кислотность выражается в миллиграмм-эквивалентах (мг • экв.) на 100 г почвы. По количеству щелочи определяют дозу извести, необходимую для нейтрализации кислой реакции почв:

СаСO3 (т/га) = Н+ (мг • экв/100 г) · 1,5.

При известковании кислых почв учитывают также степень насыщенности почв основаниями (V, %).

Если степень насыщенности основаниями менее 50 %, то почвы сильно нуждаются в известковании, 50...70 — средне, 70...80 — слабо нуждаются и более 80 % — известкование не проводят.

Реакция почвы может становиться более кислой при применении физиологически кислых удобрений (калийная соль, селитра). Поэтому при их внесении почву необходимо периодически известковать.

Щелочность почвы. В большинстве случаев обусловлена присутствием в почве карбонатов. Щелочность угнетающе действует на растения и микроорганизмы, ухудшает агрофизические свойства почв. Различают актуальную и потенциальную щелочность.

Актуальная щелочность зависит от содержания в почвенном растворе гидролитически щелочных солей. При диссоциации этих солей в почвенном растворе преобладают гидроксил-ионы.

При характеристике актуальной щелочности почвенных растворов различают общую щелочность и щелочность от нормальных карбонатов.

Общая щелочность зависит от общего содержания гидролитически щелочных солей. Ее определяют титрованием по индикатору метиловому оранжевому.

Щелочность от нормальных карбонатов появляется в результате обменных реакций почв, содержащих поглощенный натрий, а также при восстановлении сульфатредуцирующими бактериями

сульфата натрия с образованием соды. Этот вид щелочности определяют титрованием в присутствии фенолфталеина.

Потенциальная щелочность обусловлена наличием поглощенного натрия, который замещается при взаимодействии с угольной кислотой. Образующийся при этом карбонат натрия подвергается гидролизу, что приводит к подщелачиванию раствора.

В зависимости от рН почвенного раствора выделяют слабощелочную (рН 7,2...7,5), щелочную (рН 7,6...8,5) и сильнощелочную (рН > 8,5) реакции.

Снижения щелочности можно добиться с помощью гипсования почвы.

Доза гипса зависит от содержания в почве обменного натрия.

Для большинства зерновых культур наиболее благоприятна реакция почвенного раствора, близкая к нейтральной. Пшеница чувствительна к кислым почвам, она лучше растет и развивается при рН 6,5...7,5. Кукуруза, свекла требуют нейтральной реакции. Картофель может хорошо развиваться при кислой реакции (рН < 5), лен — при слабокислой. Рожь и овес малочувствительны к реакции почвы, но лучше произрастают при рН 5...6. Чай и цитрусовые предпочитают кислую среду, а люцерна, наоборот, щелочную (рН 8,0...8,5).

Буферность почвы. Буферной способностью, или буферностью, называют способность почвы противостоять изменению реакции почвенного раствора.

Различают буферную способность почв против подкисления и против подщелачивания. Буферность зависит от свойств почвенных коллоидов, емкости поглощения, состава поглощенных катионов и свойств почвенного раствора.

Если в почве появляется кислота, то ее водородный ион обменивается на поглощенные катионы и оказывается связанным с твердой фазой почвы.

При взаимодействии почвы с щелочью происходит реакция обмена между катионами щелочи и катионами водорода или алюминия поглощающего комплекса.

Почвы, в поглощающем комплексе которых имеются обменные катионы водорода или алюминия, способны нейтрализовать

щелочь, то есть обнаруживают буферность в щелочную сторону.

При наличии большого количества катионов Са2+, Mg2+, Na+ создается значительная буферность в кислую сторону.

Чем больше в почве коллоидов, тем выше ее буферность. Тяжелые почвы с высоким содержанием гумуса обладают большой буферной способностью, легкие и малогумусные — слабобуферны. Органические удобрения способствуют увеличению буферности почвы и уменьшению резких сдвигов реакции почвенного раствора при внесении высоких доз физиологически кислых и физиологически щелочных минеральных удобрений, что способствует повышению урожайности сельскохозяйственных культур и улучшению свойств почвы.

Интересное