Буферность почв почвенный раствор

БУФЕРНОСТЬ ПОЧВЫ

БУФЕРНОСТЬ ПОЧВЫ, буферная способность почвы — способность её противостоять изменениям реакции. Благодаря Б. почв их реакция, при добавлении небольших количеств кислот или щелочей, сравнительно мало меняется, что очень важно для произрастания р-ний на почвах и развития в них микроорганизмов.

Буферной способностью обладает твёрдая часть почв и в меньшей степени почвенный раствор. В нейтральных и слабокислых почвах буферная способность почвенных растворов зависит б. ч. от наличия в них буферной системы из углекислоты и бикарбоната кальция. При добавлении к указанной буферной системе сильной кислоты образуется нейтрально реагирующая кальциевая соль последней и слабая кислота — СO₂ в свободном состоянии; так. обр., вместо сильной кислоты в почвенном растворе остаётся слабая кислота, благодаря чему кислотность раствора мало повышается. Свободные щёлочи, в случае их прибавления к этой буферной системе, связываются углекислотой в углекислые соли [напр., Са(ОН)₂ в трудно растворимый углекислый кальций], вследствие чего резкого подщелочения реакции не происходит. При наличии в почвенном растворе буферной системы из углекислоты и бикарбоната кальция рН раствора обычно колеблется в пределах от 5,3 до 8,4.

Буферность почвенных растворов может обусловливаться также наличием в них др. буферных систем — из фосфорной кислоты и её солей, органических кислот и их солей, солей алюминия и пр. или содержанием в почвенном растворе амфотерных веществ, обладающих способностью связывать как водородные, так и гидроксильные ионы (аминокислоты, гуминовые вещества и т. д.).

Состав почвенного раствора и, следовательно, его буферные свойства зависят от свойств твёрдой части почвы; последняя, в основном, и определяет буферность почв.

Буферность твёрдой части почв обусловливается способностью органических и минеральных коллоидов к поглощению катионов (см. Поглотительная способность почвы). Поглощённые почвой основания обусловливают Б. п. по отношению к кислотам. Последние при их добавлении к почве нейтрализуются, в результате обменных реакций с поглощёнными основаниями, по уравнению:

С др. стороны, Б. п. по отношению к щелочам обусловливается нейтрализацией последних поглощёнными ионами водорода по уравнению:

* ( В поглощающем комплексе почвы)

** ( Водородные ионы кислоты и кальций соли в растворе)

Для определения Б. п. предложены спец. лабораторные методы. Можно судить о буферной способности почв и не пользуясь этими методами, зная количество и состав поглощённых катионов в почве.

Б. п. имеет большое значение для плодородия почвы и для применения удобрений. Чем больше Б. п., тем обычно выше их плодородие. Минеральные удобрения (особенно в кислых формах) на почвах с высокой буферной способностью лучше используются; наоборот, на почвах с низкой буферной способностью кислые формы минеральных удобрений могут дать неполный эффект или даже снизить урожаи.

Известь на почвах с малой буферной способностью по отношению к кислотам и высокой — по отношению к основаниям обычно даёт больший эффект и должна применяться в повышенных дозах.

Повышение Б. п. на малобуферных почвах м. б. достигнуто как в результате применения органических удобрений (навоз, торф, зелёное удобрение), так и в результате культуры многолетних трав. При пониженной кислотности для повышения Б. п. необходимо вносить известь.

Литература: Гедройц К., Учение о поглотительной способности почв, 4 изд., М., 1933; Каппен Г., Почвенная кислотность (пер. с нем.), М., 1934; Прянишников Д., Агрохимия, 3 изд., М., 1940.

1. Сельскохозяйственная энциклопедия. Т. 1 (А — Е)/ Ред. коллегия: П. П. Лобанов (глав ред) [и др.]. Издание третье, переработанное — М., Государственное издательство сельскохозяйственной литературы, 1949, с. 620

Источник

Буферность почвы

Буферность почвы—способность жидкой и твердой фаз почвы противостоять изменению условий среды, например, рН, окислительно-восстановительным свойствам и другим. Так, противодействие изменению реакции среды (рН) происходит при добавлении сильной кислоты или физиологически кислых удобрений (кис­лое плечо, кислый интервал буферности или щелочки, щелоч­ное плечо, щелочной интервал), при известковании или внесе­нии физиологически щелочных солей. Буферность зависит от состава и свойств почвы и свойств почвенного раствора. Бу­ферность почвенного раствора зависит от наличия ионов Na+, К+, Са2+, Мg2+, СО32- и НСО3-, растворенного СО2, гуматов, фульватов и некоторых других веществ. Буферность почвенного раствора обусловлена присутствием солей силь­ных кислот и слабой кислоты, которые и создают буферность. Сильными основаниями являются Nа, К, более слабыми — Са, Мg. Органические слабые кислоты — ГК, ФК.

Буферность почвы зависит от механического состава почв. У тяжелых почв, например, глинистых или суглинистых, буферная способность проявляется за счет большего содержания или­стых и коллоидных частиц, которые, в свою очередь, содержат значительное количество поглощенных катионов, таких, как Са, Мg. Если в такую почву внести кислоту, то подкисления не произойдет в силу обменной реакции:

[ППК] + 4HС1 = [ППК]Н4 + CaCl2 + MgCl2.

Вместо водорода появляются нейтральные соли СаС12 и МgС12, т.е. реакция среды не изменится или изменится незна­чительно. В песчаных почвах, обедненных коллоидами, в кото­рых поглощенных оснований содержится мало, ионы водорода кислоты остаются в растворе, в результате чего резко изме­няется реакция среды, т.е. для этих почв характерна низкая буферность.

Практика сельского хозяйства показывает, что в слабоудобренных почвах реакция среды может довольно резко ме­няться от внесения физически кислых или щелочных удобре­ний. В почвах, обладающих большой буферной емкостью, этого не происходит.

Буферность почвы можно повысить путем внесения орга­нических и минеральных коллоидов. В кислых почвах буфер­ную емкость по отношению к кислотам можно повысить изве­сткованием. На почвах с малой буферностью рекомендуется вносить минеральные удобрения, особенно физиологически кислые и физиологически щелочные, в несколько приемов и малыми дозами, чтобы предотвратить резкое изменение реакции среды.

Источник

Сельское хозяйство | UniversityAgro.ru

Агрономия, земледелие, сельское хозяйство

Home » Агрохимия » Степень насыщенности основаниями и буферность почвы

Популярные статьи

Степень насыщенности основаниями и буферность почвы

Степень насыщенности оснований (V) — сумма поглощенных оснований, выраженная в процентах от емкости катионного обмена (T).

Емкость катионного обмена равна сумме поглощенных катионов (S), таких как, Са 2+ , Мg 2+ , К + , NН₄ + и других, и катионов Н + , Аl 3+ , Fе 3+ , Мn 2+ , обусловливающих гидролитическую кислотность (Н), равна (в мг-экв/100 г почвы):

Степень насыщенности оснований определяют по формуле:

Степень насыщенности почвы основаниями — показатель нуждаемости почв в известковании. Чем он ниже, тем выше необходимость внесения извести. Так, при одинаковых гидролитических кислотностях (Н) двух почв, например, 5 мг-экв/100 г почвы, но разных ЕКО (T), например, первой — 10 мг-экв/100 г, второй 20 мг-экв/100 г, степень насыщенности основаниями (V) в первом случае составит 50%, второй — 75%. Таким образом, при равной величине гидролитической кислотности первая почва кислее, так как 50% емкости катионного обмена приходится на подкисляющие катионы и она в большей степени нуждается в замене их на основания. При равных ЕКО в первую очередь в известковании будет нуждаться почва с большей величиной гидролитической кислотности.

Буферность почвы

Буферность почвы — способность противостоять изменению реакции среды. Буферность характеризуется величиной емкости катионного поглощения (T), составом поглощенных катионов и катионо-анионным составом почвенного раствора. Показатель используется для расчета оптимальных доз, форм, сроков и способов внесения удобрений и мелиорантов под сельскохозяйственные культуры. Чем выше значение ЕКО, тем выше буферность почвы.

Буферные свойства против кислотности возрастают с ростом насыщенности почв основаниями и с переходом от нейтральной к щелочной реакции среды. При появлении в почве ионов водорода, например, в результате нитрификации или физиологической кислотности NH₄NO₃, они обмениваются с катионами ППК, в результате образуется нейтральная соль и реакция раствора не меняется:

Буферные свойства против подщелачивания увеличиваются на нейтральных почвах с ростом гидролитической кислотности, с уменьшением степени насыщенности основаниями и с переходом от нейтральных к кислым почвам. При появлении в таких почвах гидроксид-ионов, например, Са(ОН)₂ в результате внесения физиологически щелочного Са(NO₃)₂, катион кальция вытесняется из ППК эквивалентное количество ионов водорода, в результате образуется вода и реакция раствора не меняется:

Под действием подкисляющих и подщелачивающих факторов реакция почвенного раствора может изменяться, однако скорость изменений в почвах с низкой ЕКО, таких как, песчаные, супесчаные подзолы, гораздо выше, чем в высокоемких, например, суглинистых черноземах.

В почвенном растворе буферность создается присутствующими слабыми органическими и минеральными кислотами и их солями:

Буферность почв проявляется также в устойчивости к временному изменению концентрации почвенного раствора, вызванному недостатком влаги, неравномерным или периодическим внесением удобрений и мелиорантов. Почвы с высокой буферностью, ЕКО и разнообразным составом поглощенных ионов легко удерживают в поглощенном состоянии максимально допустимые разовые дозы мелиорантов и удобрений без значительного повышения концентрации почвенного раствора.

Малобуферные, малоемкие почвы не могут без увеличения концентрации почвенного раствора и роста потерь элементов от вымывания удерживать большие разовые дозы мелиорантов и удобрений, поэтому на таких почвах удобрения вносят дробно.

Применение органических и минеральных удобрений в сочетании с периодическим внесением мелиорантов позволяет повысить ЕКО, регулировать состав поглощенных катионов, повысить буферность почв.

Источник

Вопрос №25. Буферность почв и ее роль в применении удобрений.

Буферность почвы—способность жидкой и твердой фаз почвы противостоять изменению условий среды, например, рН, окислительно-восстановительным свойствам и другим. 5

Так, противодействие изменению реакции среды (рН) происходит при добавлении сильной кислоты или физиологически кислых удобрений (кислое плечо, кислый интервал буферности или щелочки, щелочное плечо, щелочной интервал), при известковании или внесении физиологически щелочных солей. Буферность зависит от состава и свойств почвы и свойств почвенного раствора. Буферность почвенного раствора зависит от наличия ионов Na+, К+, Са2+, Мg2+, СО32- и НСО3-, растворенного СО2, гуматов, фульватов и некоторых других веществ. Буферность почвенного раствора обусловлена присутствием солей сильных кислот и слабой кислоты, которые и создают буферность. Сильными основаниями являются Nа, К, более слабыми — Са, Мg. Органические слабые кислоты — ГК, ФК. 6

Буферность почвы зависит от механического состава почв. У тяжелых почв, например, глинистых или суглинистых, буферная способность проявляется за счет большего содержания илистых и коллоидных частиц, которые, в свою очередь, содержат значительное количество поглощенных катионов, таких, как Са, Мg. Если в такую почву внести кислоту, то подкисления не произойдет в силу обменной реакции:

Способность почвы противостоять повышению кислотности зависит прежде всего от наличия в ней избытка карбонатов кальция и других металлов. Внесенные в такие почвы кислые соединения будут нейтрализованы карбонатами, и реакция почвенного раствора не изменится или изменится очень незначительно. Поэтому карбонатные почвы всегда обладают весьма высокой буферностью в отношении кислот.

Аналогичным образом объясняется буферность почв, в почвенном растворе которых присутствуют свободные слабые кислоты и их кислые соли. Если в эти почвы вносить щелочные соединения, то и здесь реакция почвенного раствора не сдвинется резко в щелочную сторону, поскольку внесенные щелочные вещества будут частично нейтрализованы почвенной кислотностью.

В почве могут накапливаться как кислоты, так и щелочи: кислоты —при разложении органических остатков и внесении в почву физиологически кислых солей, щелочи — главным образом при удобрении почв физиологически щелочными солями. Накопление этих соединении в почве могло бы привести к резким изменениям реакции почвенного раствора до вредных для растений пределов. Но в действительности этого не происходит благодаря буферной способности почв. Следовательно, буферность играет большую роль в плодородии почв.

Песчаные почвы с ничтожным содержанием коллоидных частиц менее буферны, чем почвы суглинистые и глинистые. Почвы, более богатые гумусовыми веществами, обладают и большей буферностью. Поэтому систематическое внесение в почву органических удобрений — один из важнейших агротехнических приемов повышения буферной способности почв.

Практика сельского хозяйства показывает, что в слабоудобренных почвах реакция среды может довольно резко меняться от внесения физически кислых или щелочных удобрений. В почвах, обладающих большой буферной емкостью, этого не происходит.

Буферность почвы можно повысить путем внесения органических и минеральных коллоидов. В кислых почвах буферную емкость по отношению к кислотам можно повысить известкованием. На почвах с малой буферностью рекомендуется вносить минеральные удобрения, особенно физиологически кислые и физиологически щелочные, в несколько приемов и малыми дозами, чтобы предотвратить резкое изменение реакции среды.

При использовании одних минеральных удобрений нередко ухудшаются некоторые свойства почвы. Так, под влиянием систематического применения физиологически кислых удобрений в дерново-подзолистых почвах увеличивается почвенная кислотность, содержание подвижного алюминия, усиливается химическое закрепление фосфатов. От совместного внесения органических удобрений с минеральными повышается буферность почвы и предохраняется фосфор вносймых минеральных удобрений от сильного поглощения в почве. 7

Вопрос №28. Содержание и формы фосфора в почвах, их превращения . Метод определения подвижного фосфора . Коэффициента использования подвижного фосфора и доступного из почвы растениями. Оптимальные значения подвижного фосфора и доступного калия в почве для сельскохозяйственных культур. Группировка почв по содержанию подвижного фосфора.

Содержание фосфора в почве — показатель ее окультуренности. Обычно валовое содержание фосфора в почве составляет 1,2-6 т/га. Оно зависит от механического состава почвы и содержания гумуса. Фосфор в почве находится в минеральной и органической форме. Минеральные фосфаты присутствуют, как правило, в виде гидроксил или фторапатитов, ди- и трикальцийфосфатов. В кислых почвах преобладают фосфаты железа и алюминия, на нейтральных и карбонатных почвах — фосфаты кальция и магния.

Органический фосфор накапливается в результате деятельности высших и низших растений, животных и микроорганизмов, он составляет на различных почвах от 14 до 44% от общего. Он содержится в гумусе, в плазме микроорганизмов и фитатах. Кальциевые и магниевые соли фитина содержатся в нейтральных почвах, а фитаты алюминия и железа — в кислых.

Установление доступного для растений фосфора, содержащегося в почве, производится различными методами. Используя изотоп фосфора 32Р, можно с большой точностью определить размеры поглощения фосфорной кислоты почвой и степень ее доступности. 8

Фосфор обладает малой подвижностью. Фиксация фосфора происходит в результате химического связывания его с кальцием, магнием, железом и алюминием. Ионы Н2РО4 поглощаются глинистыми минералами в обмен на ОН гиббситового слоя. Вначале этот процесс носит обменный характер, затем переходит в химический с образованием АlРО4. С химической адсорбцией связано неполное использование фосфора удобрений. Коэффициент использования фосфорных удобрений колеблется от 5 до 35%, в среднем — 20%. На кислых почвах он составляет меньшую величину. Коэффициент использования также зависит от культуры, под которую вносятся удобрения. Картофель использует 35% фосфора, ячмень — 20%, люпин-15%, просо-11%, кукуруза — 7%. На лугах использование фосфора может доходить до 40%.

В кислых почвах в результате большого содержания полуторных окислов образуются фосфаты железа и алюминия.

Фосфор образует нерастворимые соединения с алюминием при рН 4,0 — 5,3, с железом при рН 3,8.

Ионы силикатов снижают адсорбцию фосфатов на коллоидах алюминия и железа и, адсорбируясь сами, инактивируют окислы алюминия и железа.

На поведение фосфатов в почве влияют все агрохимические свойства почвы. Например, органические кислоты связывают в кислой среде катионы алюминия и железа и препятствуют переводу фосфатов в труднорастворимые соединения. Высушивание почвы увеличивает подвижность фосфора за счет разрушения агрегатов при последующем их смачивании.

Оптимальное содержание P2O5, определяемое в солянокислой вытяжке в дерново-подзолистых почвах, для злаков-12-18 мг, для картофеля — 30-35 мг на 100 г почвы.

Значительные количества фосфорных удобрений используются в Нечерноземной зоне, Прибалтике. В основных зерновых районах страны — Северном Казахстане, Западной Сибири, юго-востоке европейской части — фосфорных удобрений недостаточно; для создания урожая на 80% используется фосфор почвы. Двойной суперфосфат (Ca(H2PO4)2) — ыысококонцентрированное фосфорное удобрение, получаемое из апатита или фосфорита обработкой их фосфорной кислотой. Основное отличие его от простого суперфосфата — отсутствие в нем гипса и содержание p2o5 39-42%.Влажность удобрения не должна превышать 15-20%. В своем составе содержит молекулы S,F или Cl. Выпускается в виде гранул светло-серого цвета. Химически кислое, физиологически нейтральное удобрение.

Взаимодействие с почвой

В основном P суперфосфата подвергается химическому поглощению почвой(перевод в результате хим.реакций из легкорастворимых форм в труднодоступные).

На нейтральных почвах-Ca(H2PO4)2 + Ca(HCO3)2 = CaHPO4 + H2CO3.

На карбонатных- Ca(H2PO4)2 + CaCO3 = Ca3(PO4)2 + H2CO3.

На кислых- Ca(H2PO4)2+ +Al(OH)3=AlPO4+Fe(OH)3=FePO4

На нейтрал. почвах суперфосфат переходит в легкодоступную форму (CaHPO4), на карбонат. и кислых в недоступную форму. 9

Во всякой почве имеются минеральные и органические соединения фосфорной кислоты. Как правило, преобладают минеральные фосфаты. Это видно из следующих относительных цифр. Если общее содержание Р2О5 принять за 100, то в пахотном слое доля минеральных фосфатов составит у сильнооподзоленной суглинистой почвы 73, среднеоподзоленной — 69, серой лесной — 56, в мощном черноземе — 65, в каштановой почве — 75 и в сероземе — 86 %.

В почве с нейтральной реакцией основные запасы минеральных фосфатов представлены тонкоизмельченным апатитом. Кислые почвы содержат преимущественно фосфаты железа и алюминия, доступность которых растениям ниже, чем фосфор апатитов. Но при известковании кислых почв часть фосфатов полуторных окислов превращается в фосфаты кальция, что и сказывается положительно на фосфорном питании растений. Растворимые фосфаты, внесенные в кислую почву после ее известкования, более доступны растениям, нежели примененные до известкования.

Органические соединения фосфора в почве содержатся в гумусе (от 0,8 до 2,5 % Р2О5 к его массе в зависимости от типа почвы; большая цифра относится к серым лесным) и фитатах. При этом кальциевые и магниевые соли фитина содержатся в нейтральных почвах, а фитаты алюминия и железа — в кислых. Фитаты составляют до половины органического фосфора в почвах. Органические фосфаты занимают от 14 % в сероземах до 44 % в серых лесных почвах лесостепи всего почвенного фосфора. Остальные типы почв имеют промежуточное положение. Чем выше содержание гумуса в почве, тем богаче она и органическими фосфатами. Органические фосфаты в почве минерализуются различными микробами. Часть фосфора в почве (как и азота) находится в составе тел самих микроорганизмов. Но она невелика. При наличии даже 5 млрд бактерий в каждом грамме почвы количество связанной ими Р2О5 в пересчете на весь пахотный слой не превышает 24 кг/га. По расчетам, масса сухого вещества микроорганизмов составляет 0,5—1 % массы гумуса в бедных органическим веществом подзолистых почвах и сероземах. Для богатых гумусом черноземов эта величина значительно ниже — около 0,1 %. Для сопоставления сообщим данные Ротамстедской опытной станции: в окультуренных длительным унавоживанием подзолистых почвах масса органических веществ микробов достигает 2—3 % массы гумуса.

В прослойке почвы, непосредственно прилегающей к корневой системе (ризосфера) люцерны на орошаемых сероземах Средней Азии, численность бактерий может достигать 20 млрд в 1 г. Тогда в пересчете на 100 г такой почвы содержание Р2О5 в массе микроорганизмов приближается к 3,2 мг. Но прослойка почвы, составляющая ризосферу, занимает лишь небольшую часть от массы всей почвы в корнеобитаемом слое. 10

Источник