Чем обусловлена актуальная кислотность почвы

Актуальная активная и потенциальная кислотность почв. Изменение почвенной реакции. Известкование кислых почв

Различают актуальную (активную) и потенциальную кислотность почв в зависимости от того, при каком взаимодействии она проявляется и измеряется.

Актуальная кислотность почвы обусловлена наличием водородных ионов (протонов) в почвенном растворе, активность которых зависит от свойств (ионной силы) раствора, влияющих на коэффициент активности иона. Актуальная кислотность почвы измеряется при взаимодействии почвы с дистиллированной водой [водный рН, рНн2о, рН (Н20)] при разбавлении 1:2,5 либо в пасте. Иногда рН почвы измеряют непосредственно в почве при естественной влажности, но для этого она должна быть достаточно увлажненной и гомогенной для обеспечения надежного контакта с измерительным электродом. Можно актуальную кислотность почвы измерять и колориметрически или путем титрования.

Потенциальная кислотность — способность почвы при взаимодействии с растворами солей проявлять себя как слабая кислота. Потенциальная кислотность определяется свойствами твердой фазы почвы, обусловливающей появление дополнительного количества протонов в растворе при взаимодействиях с удобрениями или химикатами.

Кислая реакция солевых вытяжек из почв объясняется появлением в растворе ионов водорода (гидроксония Н30 + ) в результате вытеснения из почвенного поглощающего комплекса, а также взаимодействия с водой молекулярных кислот и гидратиро- ванных катионов. Гидратированные катионы при этом можно рассматривать как кислоты (Бренстед — Лоури). Наиболее сильные кислотные свойства в воде проявляют двух- и особенно трехзарядные катионы металлов

В зависимости от характера взаимодействующего с почвой раствора различают две формы потенциальной кислотности почв — обменную и гидролитическую, характеризующиеся как последовательные этапы выделения в раствор дополнительных количеств протонов из твердой фазы.

Обменная кислотность обнаруживается при взаимодействии с почвой растворов нейтральных солей. При этом происходит эквивалентный обмен катиона нейтральной соли на ионы водорода, алюминия и другие, находящиеся в поглощающем комплексе. Обычно для определения обменной кислотности почв используют 1 н. раствор КС1 (рН около 6,0).

Природа обменной кислотности зависит от состава и свойств почвенных коллоидов. Кислотность органических почвенных коллоидов (гумусовые кислоты) обусловлена главным образом обменным водородом, причем непосредственным источником обменного водорода служат органические кислоты, включая гумусовые, и угольная кислота. При взаимодействии с коллоидами водород этих кислот внедряется в их диффузный слой, занимая место оснований, которые выщелачиваются или выпадают в осадок

Кислотность минеральных коллоидов связана с наличием в почвенном поглощающем комплексе обменных ионов водорода, алюминия или железа. Источником обменных алюминия и железа служат ионы кристаллической решетки глинистых минералов и гидроксидов, мобилизуемые органическими кислотами или присутствующие в почвенном растворе и также внедряющиеся в диффузный слой почвенных коллоидов.

При взаимодействии кислой почвы с раствором хлорида калия в результате обмена калия на водород в растворе появляется соляная кислота, а при обмене на алюминий — хлорид алюминия (III)

Образующаяся в растворе кислота оттитровывается щелочью (кислотность выражается в мг-экв/100 г) или определяется по рН раствора, который в данном случае характеризуется как солевой рН,рНКС1, рН(КС1) По значениям рН можно ориентировочно определить роль различных ионов в образовании кислотности При рН меньше 4,0 кислотность обусловлена главным образом обменным водородом, при рН от 4,0 до 5,5 — обменным алюминием

В кислых почвах (подзолистые, серые лесные, красноземы) солевой рН всегда меньше, чем водный рН, поскольку в этих почвах имеется обменный водород и (или) алюминий Для насыщенных основаниями почв солевой рН не определяется

Гидролитическая кислотность обнаруживается при воздействии на почву раствора гидролитически щелочной соли сильного основания и слабой кислоты, при котором происходит более полное вытеснение поглощенных водорода и других кислотных ионов Для определения гидролитической кислотности обычно используют 1 и раствор CH3COONa с рН 8,2 При взаимодействии уксуснокислого натрия с почвой могут происходить реакции в зависимости от содержания в ней алюминия или водорода, аналогичные приведенным выше

Количество образующейся уксусной кислоты, определяемое титрованием, характеризует гидролитическую кислотность почвы

При наличии в почве обменного алюминия образующийся в результате обменной реакции уксуснокислый алюминий распадается на гидроксид алюминия и уксусную кислоту

Так как нейтральная соль вытесняет лишь часть поглощенного водорода, а гидролитически щелочная соль — почти весь, то гидролитическая кислотность обычно больше обменной Иногда гидролитическая кислотность оказывается меньше обменной за счет поглощения почвой анионов уксусной кислоты и вытеснения ионов ОН , в результате чего уменьшается кислотность вытяжек.

Наличие потенциальной кислотности характерно для почв, обедненных основаниями (Са2+, Mg2+ и др.). Чем больше почва обеднена основаниями, тем резче проявляет она кислотные свойства.

В природе распространение кислых почв связано с определенными условиями почвообразования (подзолистые, бурые лесные, красноземы, желтоземы). Большое значение в образовании почв с той или иной реакцией имеет характер почвообразуюгцей породы. Подзолистые почвы, бедные основаниями, в основном приурочены к выщелоченным, бескарбонатным породам. Характер почвообразовательного процесса откладывает существенный отпечаток на формирование реакции почв. В одних случаях этот процесс приводит к потере оснований и подкислению (подзолистый процесс), в других — наблюдается постепенное обогащение почвы основаниями (дерновый процесс). Большое значение в формировании кислых почв имеют кл и магические условия. Промывной характер водного режима приводит к выносу солей из почвы, способствует выходу в раствор поглощенных С а2 , Mg2+ в обмен на водородные ионы и их последующему выщелачиванию. Растительность также оказывает влияние на характер почвенной реакции. Хвойные леса и сфагнум способствуют усилению кислотности благодаря кислым свойствам их органических остатков; лиственные леса и травянистая растительность благоприятствуют накоплению оснований.

Сельскохозяйственная деятельность человека вызывает изменение почвенной реакции. Само отчуждение урожаев с полей приводит к постепенному обеднению почв элементами, входящими в состав растений, в том числе и основаниями. Длительная обработка почвы в условиях зоны подзолистых почв способствует обеднению ее Са2+ и Mg2+. Снизить рН почвы может и внесение физиологически кислых минеральных удобрений.

Кислая реакция почв неблагоприятна для большинства культурных растений и полезных микроорганизмов. Кислые почвы обладают плохими физическими свойствами. Из-за недостатка оснований органическое вещество в этих почвах не закрепляется, почвы обеднены питательными веществами. Степень отрицательного влияния кислой реакции почв на растения зависит от того, какой элемент является причиной почвенной кислотности — водород или алюминий. Алюминий оказывает на растения более сильное токсическое действие, чем водород. Так, при повышении содержания обменного алюминия до 10—12 мг/100 г наблюдается выпадение клевера в посевах. Опытами Н. С. Авдонина показано, что наличие в кислых почвах обменного алюминия служит причиной гибели посевов озимых зерновых культур при перезимовке.

Доля участия в почвенном поглощающем комплексе обменных катионов водорода и алюминия, определяемых как обменная или гидролитическая кислотность, характеризует ненасыщенность почв основаниями

Степень насыщенности почв основаниями — это количество обменных оснований (обычно Ca2 + + Mg2 + ), выраженные в процентах от емкости поглощения

K=S/Е- 100=S/(S+#> • 100, (40)

где V — степень насыщенности основаниями, %, S — сумма обменных оснований, мг-экв/100 г, Е — емкость поглощения, мг- экв/100 г, Н— гидролитическая кислотность, мг-экв/100 г

Таким образом, ненасыщенность почв основаниями характеризуется разностью между емкостью поглощения при избранном значении рН и содержанием в почве обменных оснований

Основным методом повышения продуктивности кислых почв, снижения их кислотности служит известкование

При внесении извести СаС03 при наличии избытка углекислоты переходит в растворимый Са(НС03)2, который взаимодействует с почвой по следующей схеме

]2Н + + Са(НС03)2 —> [ППК2 ] Са2++ 2Н20 + 2С02

Почвы с высокой степенью насыщенности не нуждаются в известковании Путем сопоставления степени насыщенности почв с отзывчивостью на известкование в полевых опытах установлена следующая примерная шкала

Обычно доза извести рассчитывается по гидролитической кислотности пахотного слоя почвы

При плотности почвы 1,3 г/см3 ее масса в 20-сантиметровом пахотном слое на 1 га составляет 2600 т При этом каждый 1 мг-экв гидролитической кислотности на 100 г почвы требует для нейтрализации 1,3 т СаС03 на 1 га Однако обычно используется не полная доза извести, рассчитанная по гидролитической кислотности, а лишь какая-то часть ее, определяемая в соответствии со свойствами выращиваемых культур

Дозу СаС03 для известкования кислых почв определяют и по обменной кислотности, показателем которой служит солевой рН, в соответствии со следующими критериями, приведенными в табл 37

Таблица 37. Дозы извести в зависимости от рН солевой суспензии и гранулометрического состава почвы (в т/га)

Гранулометрический рН солевой суспензии

4,5 и ниже 4,6 4,8 5,0 5,2 5,4-5,5

Супеси и легкие суглинки 4,0 3,5 3,0 2,5 2,0 2,0

Средние и тяжелые суглинки 6,0 5,5 5,0 4,5 4,0 3,5

Источник

Кислотность почвы на участке, как определить и что делать

Садоводы и огородники придают важное значение кислотности почвы — pH. И это не удивительно, так как кислые почвы с избытком алюминия и марганца для сада и огорода не подходят. А большинство сельскохозяйственных культур требуют почвы с нейтральной или слабокислой реакцией.

В данном обзоре подробно рассмотрены тема кислотности почвы, способы ее определения и мероприятия по улучшению почвы.

Что такое кислотность почвы

Кислотность почвы — это свойство, обусловленное наличием ионов водорода в почвенном растворе и обменных ионов водорода и алюминия в поглощающем комплексе почвы.

При лабораторном исследовании почвы используют несколько показателей:

• Актуальная кислотность (рНН2О — соотношение концентрации Н+ и OH- ионов почвенного раствора, выраженное в виде pH водной или солевой вытяжки).
• Обменная кислотность (присуща грунту, богатому перегноем).
• Потенциальная кислотность (значение твердой части грунта).
• Гидролитическая кислотность (насыщенность земли основаниями).

В почвенном растворе содержится ион водорода H+ и гидрокарбонат-ион HCO3- (соединения H2CO3 при нормальных условиях не существует). Данная углекислота образуется в результате деятельности почвенной биоты и при растворении углекислого газа атмосферы в воде, и оказывает подкисляющее действие на почвенный раствор: Н2O + СO2 = Н+ + НСО3-.

Реакция почвенного раствора зависит от состава поглощенных катионов и содержания карбонатов:

• Высокое содержание натрия в поглощающем комплексе (солонцы, солончаки) приводит к тому, что реакция почвенного раствора определяется наличием карбонатов натрия (рН этих почв 8-8,5).
• При преобладании в поглощающем комплексе катионов кальция или карбонатов кальция и магния (карбонатные почвы, многие черноземы) реакция обуславливается преимущественно бикарбонатом кальция (pH в пределах 7-8).
• Если в почве кроме кальция и магния содержится алюминий и водород (выщелоченные и деградированные черноземы, дерново-подзолистые почвы) реакция почвенного раствора обуславливается одновременным присутствием ионов водорода и гидрокарбонат-ионов кальция, а также растворимых органических кислот и их солей.

Кроме растворенного углекислого газа и органических кислот почвенный раствор могут подкислять соли алюминия: АlСl3 + 3Н2O = Аl(ОН)3 + 3НСl = Аl(ОН)3 + 3Н+ + 3Cl-.

Определение кислотности почвы

Кислотность почвы определяется концентрацией ионов водорода (Н+) и гидроксид-иона (OH-). В чистой воде с нейтральной реакцией, концентрация ионов водорода совпадает с концентрацией гидроксид-иона и равна 1×10 7 моль/л.

Концентрацию ионов водорода выражают через показатель рН = -lg(СH+), где CH+ — концентрация ионов водорода в растворе, моль/дм 3 . В растворе с нейтральной реакцией данная концентрация равна 0,0000001 = 1× 10 -7 моль/дм 3 , или pH = 7. При добавлении к воде кислот значение рН уменьшается, а при добавлении щелочей — увеличивается.

В зависимости от величины рН почвы подразделяют на разные группы:

Визуальный способ определения кислотности почвы

Оценить ориентировочный уровень кислотности на приусадебном участке можно по внешнему виду почвы и произрастанию некоторых видов растений.

Определить кислотность почвы можно также по растущим на ней диким растениям:

Для получения более объективных результатов при данном подходе определения кислотности нужно прежде всего выяснить, каких сорняков из таблицы встречается больше. Единичное произрастание растений-индикаторов может ни как не зависеть от свойств почвы.

Определение кислотности почвы народными способами

Выделим народные, возможно не совсем эффективные, но все же действенные способы определения кислотности почвы:

1. Первый метод предполагает использование соды. Для этого нужно взять образец грунта и смешать его в таре с водой до образования кашеобразной консистенции. В полученную смесь добавляется немного столовой соды. Если на поверхности появятся пузырьки и начнется шипение, значит, почва кислая.
2. Полив на изучаемый грунт уксус проанализируйте реакцию. Если появились пузыри, тихое шипение, небольшое бурление, то грунт щелочной или нейтральный. Если реакции не последует, значит почва кислая.
3. При следующем методе в банку заложите листья вишни или смородины, залейте кипятком и ждите, когда вода остынет до комнатной температуры. Затем опустите в стакан комочек земли. Если вода приобретет красноватый цвет — реакция почвы кислая, если зеленоватый — слабокислая, если синеватый — нейтральная.
4. Если соляная кислота при контакте с изучаемым образцом не дает никаких реакций, значит почва слабокислая или кислая. Шипение и кипение указывает на щелочной грунт.
5. Кислый грунт при взаимодействии с натуральным виноградным соком не даст никакой реакции. При появлении пены, пузырей, изменении цвета жидкости можно утверждать, что почва щелочная или нейтральная.
6. Перемешайте в стакане с заваренным листовым черным чаем немного грунта. Если цвет не меняется, почва щелочная или нейтральная. Если становится светлее — грунт кислый.
7. При следующем способе засыпьте в стакан воды образец грунта и залейте все нашатырным спиртом. Перемешайте и дождитесь, когда земля осядет. Если раствор станет черного или бурого цвета, значит, почва кислая. Если раствор не окрасится, значит почва нейтральная.

Рассмотренные методы могут помочь определить степень кислотности, но они не дают точных данных.

Определение кислотности почвы специальными средствами

Для получения точной степени кислотности почвы рекомендуется использовать лакмусовые тест-полоски или pH-метры.

Лакмусовые полоски обработаны реагентом, меняющим оттенок в зависимости от реакции. При проведении исследования тест-полосками соблюдайте следующую последовательность:

• Возьмите образец почвы с глубины 20-25 см.
• Поместите его в тканевый мешочек или заверните в три слоя марли.
• Опустите образец в емкость с дистиллированной или дождевой водой на 10 минут.
• Тестовую полоску поместите в раствор и извлеките через 1-2 секунды.
• Для получения результата сравните окрасившуюся полоску с цветовой шкалой на упаковке теста.

В продаже также есть множество различных pH-метров (бытовых и профессиональных), имеющих единый принцип работы:

• Для исследования нужно очистить участок земли от камней, листвы и мусора.
• Всадите стержень прибора в грунт минимум на 15 см и уплотнить землю около него.
• Прибор покажет результат.
• Для получения более точных данных рекомендуется повторить процедуру несколько раз.

Все замеры нужно делать на нескольких местах участка. В соответствии с полученными данными можно правильно регулировать кислотность почвы под конкретные растения. Допустим, замерив кислотность в одном месте вы получили некое значение рН. Для посадки одних растений нужна более кислая среда, для чего почву подкислили, и показатель вырос. И если в другой части участка кислотность была изначально выше, то после внесения подкисляющих удобрений растения, произрастающие там ранее погибнут.

Кислотность почвы для растений огородных и комнатных

Для садовых и огородных растений предъявляются различные требования к кислотности почвы.

Таблица кислотности почвы для растений:

Таблица кислотности почвы для огородных растений (детальная):

Таблица кислотности почвы для комнатных цветов:

Удобрения и химические мелиоранты позволяют регулировать реакцию почв и оказывают влияние на:

• Питательный режим почв.
• Рост, развитие и урожайность растений.
• Деятельность микроорганизмов почвы.
• Трансформацию форм питательных элементов удобрений и почвы.
• Агрофизические, агрохимические, физико-химические и биологические свойства почв.

Раскисление почвы

Если на участке кислая почва, то на ней не способны нормально развиваться садовые, ягодные и овощные растения. Раскисление почвы усиливает поступление в растения кальция (Ca), магния (Mg), фосфора (P), молибдена (Mo). Также данное мероприятие снижает содержание железа (Fe), алюминия (Al), марганца (Mn).

Раскисление почвы может производится с использованием извести, доломита, древесной золы, гипса, алебастра, мела, размельченного старого цемента, яичной скорлупы и готовых комплексных препаратов. Рассмотрим подробно каждый метод.

Известкование благоприятно влияет на микрофлору почвы. При этом следует помнить, что извести требуется разное количество для почв разного механического состава и различной кислотности.

Раскисление разных видов почвы с помощью извести:

Известь (гашеная или доломитовая) вносится путем равномерного разбрасывания и вскапывания. Гашеная известь предварительно заливается водой из расчета 1:2 (25 л на 50 кг). Доломитовая мука обязательно нужна мелкая. Для 1 м² слабокислой земли доломита потребуется 350-450 г, для среднекислой – 450-500 г, для сильно кислой – 500-600 г.

Известкование делает почву на некоторое время непригодной для выращивания растений. Поэтому ее рекомендуется вносить с осени, и не вносить одновременно с ней удобрения.

Известь и древесная зола являются сильными щелочами. Входящий в них кальций полностью растворяется в воде. Попадая в почву сразу в большом количестве, кальций резко меняет реакцию почвы рН выше 7, иногда до 8 — 10. При этом находящиеся в почве химические элементы сразу становятся недоступными для растений. Растения голодают и прекращают развиваться. При использовании гипса, алебастра, мела, размельченного цемента, яичной скорлупы этого не происходит. Данные вещества не растворимы в воде и для их растворения в почве требуется кислота. Если почва кислая, происходит растворение гипсующих материалов, которое снижает кислотность почвы, но как только показатель рН достигнет значения 6, наиболее пригодного для большинства растений, химическая реакция раскисления приостанавливается и дальнейшего увеличения рН не
произойдет.

Раскислять почву мелом лучше весной. Мел идеально подходит для грунта с небольшой кислотностью. На 1 м² для слабокислой почвы нужно 100 г мела, для среднекислой – 200 г, для кислой – 300 г.

Зола не только раскисляет, но и разрыхляет почву. Из-за слабо выроженных свойств для обработки участка ее нужно много. Золу обычно вносят весной при перекопке или осенью. На 1 м² грунта потребуется 1 — 1,5 кг золы.

Комплексные препараты для раскисления почвы продаются в магазинах для садоводов. В них содержится магний, кальций, цинк, медь.

Если вместо извести в почву вносить цемент, мел, доломит или молотую яичную скорлупу, то дозу нужно увеличивать в 1,3 раза. Если вносить алебастр, туф, гипс или древесную золу, то дозу нужно увеличивать в 2 раза. Каменноугольную золу (шлак) для раскисления не используют — она практически не содержит кальция.

Как повысить кислотность почвы

Если на участке нейтральная почва, то для выращивания некоторых видов культур можно повысить ее кислотность на 1-1.5 рН. Делается это внесением органических веществ, серы, сульфат железа, лимонной кислоты, щавелевой кислоты, яблочной кислоты, электролита.

Органические вещества (навоз, мох-сфагнум, листовой компост, торф, опилки) лучше использовать в случаях, когда почва на участке рыхлая. Для повышения кислотности 1 м² на 2 рН потребуется 12 кг компоста или 6 кг навоза.

Для тяжелой и плотной почвы лучше использовать серу (1 кг на 20 м²). Рассыпать ее на грунт нужно весной или осенью в безветренную погоду с использованием средств защиты. Сера повышает показатель кислотности только спустя 1 год.

Сульфат железа подходит для увеличения кислотности глинистого грунта. Обработав участок из расчета 1 кг сульфата железа на 15 м² земли, через несколько недель уже будет результат.

Для увеличения кислотности нужно развести на 20 л воды 3-4 ст.л лимонной кислоты. Полученного объема хватит для обработки 2 м² участка. Используя щавелевую кислоту, разведите 10 г с 20 л воды. Также в 10 литрах воды можно размешать 100 г яблочной кислоты (9%), и этого хватит на обработку 1 м² участка.

Для подкисления почвы можно купить готовый электролит или приготовить его из серной кислоты (будьте осторожны — данные вещества могут вызвать серьезные химические ожоги). 1 мл электролита плотностью 1.22 г/см², растворенный в 1 л воды с рН 7, снижает кислотность с 7 рН до 5 рН. И для обработки 1 м² участка потребуется 10 л такого раствора электролита.

Рассмотрев понятие кислотности почвы и способы ее регулирования, теперь вы без труда сможете контролировать ее уровень и получать на своем участке хороший урожай.

Источник