Кислотность и щелочность почв. Кислотно-основная характеристика почвы
Реакция почвы обусловлена наличием и соотношением в почвенномрастворе водородных Н + и гидроксильных ОН — ионов.
Характеризуется рН — отрицательным логарифмом активности водородных ионов в растворе.
Почвы могут иметь нейтральную (рН = 6-7),кислую (рН 7) реакцию.
Реакция почвы зависит от действия ряда факторов:
► химического и минералогического состава минеральной части почвы,
► содержания и качества органического вещества,
► состава почвенного воздуха,
► наличия солей (нейтральных, кислых, щелочных), переходящих из твердой фазы в раствор при увлажнении и обратно при иссушении.
Кислотность почв
Выделяют 2 вида кислотности почв — актуальную (активную) и потенциальную.
Актуальная кислотностьпочвы обусловлена наличием водородных ионов в почвенном растворе, активность которых зависит от свойств раствора (ионной силы).
Измеряется при взаимодействии почвы с дистиллированной водой – водный рН.
Потенциальная кислотность — способность почвы при взаимодействии с растворами солей проявлять себя как слабая кислота.
Определяется свойствамитвердой фазы почв, которая обеспечивает появление дополнительного количества протонов в растворе при взаимодействиях с удобрениями или химикатами.
Кислая реакция солевых вытяжек из почв обусловлена появлением в растворе ионов водорода в результате:
► вытеснения его из почвенного поглощающего комплекса,
► взаимодействия молекулярных кислот с водой,
► взаимодействия гидратированных катионов с водой.
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 кислотностьобусловлена взаимодействием почвы с растворами нейтральных солей → происходит эквивалентный обмен катиона нейтральной соли на ионы водорода, алюминия и другие, находящиеся в ППК.
Для определения обменной кислотности почв обычно используют 1 Н раствор КСl (рН около 6,0).
[ППК ¯ ] Н + + KCl → [ППК ¯ ] K + + HCl
Для почв, насыщенных основаниями, солевой рН не определяется.
В кислых почвах (подзолистые, серые лесные, красноземы):
солевой рН ¯ ] Н + + CH3COONa → [ППК ¯ ] Na + CH3COOH
Факторы, влияющие на кислотность почв:
► минералогический и химический состав почвообразующей породы,
► характер почвообразовательного процесса,
► водный режим почв,
Щелочность почв
Щелочная реакция почвенных растворов и водных вытяжек может быть обусловлена:
► карбонатами и гидрокарбонатами щелочных и щелочноземельных элементов,
► анионами слабых кислот, которые переходят из твердой фазы почв в почвенные растворы и водные вытяжки.
Выделяют актуальную (активную) и потенциальную щелочность почвы.
Актуальная щелочность обусловлена наличием в почвенном растворе гидролитически щелочных солей, при диссоциации которых образуется гидроксильный ион.
Актуальная щелочность природных вод и почвенных растворов представлена:
Эти виды щелочности различаются по значениям рН.
Потенциальная щелочностьхарактерна для почв, содержащих поглощенный натрий.
При взаимодействии почвы с угольной кислотой поглощенный натрий в ППК замещается водородом → появляется сода, которая подщелачивает раствор:
Буферность почв
Буферность – способность почвы противостоять изменению ее актуальной реакции под воздействием различных факторов.
Буферные свойства почв обусловлены:
► поглощением и вытеснением ионов,
► процессами перехода соединений в молекулярные или ионные формы,
► нейтрализацией и выпадением в осадок образующихся в почве соединений,
► свойствами твердой фазы почвы, почвенными коллоидами.
Выделяют: буферность почв против кислотных и буферность против щелочных агентов.
Высокой буферностью против кислотных агентов характеризуются гумуссированные маловыщелоченные, богатые углекислыми солями почвы степных, полупустынных и пустынных областей.
Высокой буферностью против щелочных агентов обладают глинистые почвы, содержащие значительные количества обменных Н + и Аl 3+ и кислых гумусовых соединений.
Механическое удерживание земляных масс: Механическое удерживание земляных масс на склоне обеспечивают контрфорсными сооружениями различных конструкций.
Организация стока поверхностных вод: Наибольшее количество влаги на земном шаре испаряется с поверхности морей и океанов (88‰).
Общие условия выбора системы дренажа: Система дренажа выбирается в зависимости от характера защищаемого.
Источник
Понятие о кислотности и щелочности почвы
Характерным свойством почвы является ее реакция. Она определяется соотношением свободных ионов Н + и ОН — в почвенном растворе. Концентрация свободных ионов Н + выражается величиной РН, представляющей отрицательный логарифм концентрации ионов водорода. РН=7 характеризует нейтральную реакцию, РН 7 – щелочную.
Реакция почвенного раствора в различных почвах колеблется от РН 3,5 до 8-9 и выше. Наиболее кислую реакцию имеют болотные почвы верховых торфяников. Кислой реакцией почвенного раствора характеризуются подзолистые и дерново-подзолистые почвы, а также красноземы (РН 4-6). Черноземы имеют реакцию близкую к нейтральной. Наиболее щелочная реакция у солончаков, особенно содовых (РН-8-9 и выше).
Сельскохозяйственные растения предъявляют разные требования к реакции почвы. Наиболее благоприятная слабокислая и слабощелочная реакция. С реакцией почвенного раствора тесно связана жизнедеятельность почвенной микрофлоры. В кислой среде преобладает грибная микрофлора, в нейтральной или слабощелочной – бактериальная.
С реакцией почвенного раствора связаны процессы превращения компонентов минеральной и органической частей почв, растворение веществ, образование осадков, миграция и аккумуляция веществ в почвенном профиле. Кислая среда является следствием развития в почве кислотности, щелочная реакция – следствие щелочности почвы.
Кислотность почвы — способность почвы подкислять воду и растворы нейтральных солей. Различают актуальную (активная) и потенциальную (скрытая) кислотность.
Актуальная кислотность обусловлена концентрацией свободных ионов Н + и характеризует кислотность почвенного раствора. Потенциальная кислотность характерна для твердой фазы почвы. Между актуальной и потенциальной кислотностью в почве сохраняется подвижное равновесие
Н + тф Н + п.р, но доминирующее значение во всех почвах имеет кислотность твердой фазы почвы.
В большинстве почв актуальная кислотность обусловлена угольной кислотой и ее кислыми солями. Причиной потенциальной кислотности почвы являются обменные ионы Н + и Al +++ , т.к. при взаимодействии почвы с растворами солей эти катионы вытесняются в раствор и подкисляют его:
(ППК — )Н + + КCl (ППК — ) К + + HCl;
(ППК — )Al +++ + 3KCl (ППК — )К + +AlCl3
AlCl3+3H2O Al (OH)3 + 3HCl
В зависимости от характера вытеснения Н+ и Al +++ различают 2 формы потенциальной кислотности: обменную и гидролитическую.
Обменная кислотность проявляется при взаимодействии почвы с растворами нейтральных солей, которые образуются при соединении сильных оснований с сильными кислотами (KCl, BaCl2, NaCl и т.п.)
Са ++
Н + Са ++
ППК Аl +++ +4КСl ППК — Mg ++ + HCl + AlCl3
Mg ++ 4K + подкисляют раствор
Гидролитическая кислотность проявляется при обработке почвы растворами гидролитически щелочных солей, т.е. солей, образовавшихся в результате реакции между сильным основанием и слабой кислотой (CH3COONa, (CH3COO)2Ca и т. д.).
ППК — ] H + + 4 CH3COONa + 3H2O ППК — ]4Nа + 4CH3COOH + Al (ОН)3
Гидролитическая кислотность обычно больше обменной. Она может рассматриваться как суммарная кислотность почвы, состоящая из актуальной и потенциальной кислотности. Кислотность выражается в миллиграмм – эквивалентах (м-экв) на 100г почвы.
Для устранения кислотности почв проводят известкование.При определении степени нуждаемости почвы в известковании следует учитывать насыщенность почвы основаниями (таблица 2), а также ее гранулометрический состав и набор культур в севообороте.
Таблица 2 -Деление почв по степени нуждаемости в известковании.
| Степень нуждаемости в известко-вании | РН – солевой вытяжки | Степень насыщен-ности почвы основа-ниями (%) |
| Сильная | До 4,5 | До 50 |
| Средняя | 4,6-5,0 | 50-70 |
| Слабая | 5,1-5,5 | >70 |
| Отсутствует | >5.5 | >80 |
Дозу извести чаще всего рассчитывают по величине гидролитической кислотности. Для этого гидролитическую кислотность умножают на коэффициент 1,5; полученная величина означает дозу (в т/га), которая должна быть внесена в почву для доведения ее реакции до слабокислой
Если для известкования используют не чистый СаСО3, то проводят перерасчет на содержание СаСО3 в применяемом известковом материале, а для MgСО3, СаО и Са(ОН)2 пользуются соответственно коэффициентами 0,84;0,56 и 0,74. Можно также пользоваться дозами извести, предлагаемыми справочниками по удобрениям для отдельных почвенных разновидностей с учетом рН солевой вытяжки. На легких почвах с низкой буферностью полную дозу извести, рассчитанную по гидролитической кислотности, обычно уменьшают на 25-30%. Для отдельных культур (лен, картофель) дозу извести можно снизить на 50%. При расчете доз известкования освоенных торфяников необходимо иметь в виду значительно меньший объемный вес их по сравнению с минеральными почвами
Щелочность почвы обуславливается повышенной концентрацией в почве ионов гидроксила ОН — . Различают актуальную и потенциальную щелочность. Актуальная щелочность обуславливается наличием в почве гидролитически щелочных солей (Na2CO3, NaHCO3, Ca(HCO3)2 и др.).
Na2CO3 +2HOH H2CO3 +2Na + +2OH —
Потенциальная щелочность обнаруживается у почв, содержащих поглощенный Na.
Na + H +
ППК Na + + H2CO3 ППК H + + Na2CO3
Na + H +
Щелочность почвы устраняют гипсованием- традиционный способ ее нейтрализации. Дозу гипса для замены натрия на кальций в ППК вычисляют по формуле:
где, Х – доза гипса в т/га;
0,086 – миллиэквиваленты гипса, в г;
Na – содержание обменного натрия, в м-экв. на 100г почвы;
Н- мощность пахотного слоя, в см;
d – плотность массы мелиорируемого горизонта, г/см 3 .
С изменением реакции среды тесно связано важное свойство почв – их буферность, т.е. буферная способность.
Буферностью называют способность почвы противостоять изменению реакции почвенного раствора. Буферная способность различных почв неодинакова. Почвы, богатые карбонатами (черноземы, каштановые), хорошо противостоят смещению реакции в кислую сторону, тогда как почвы, обедненные основаниями (подзолы, красноземы), имеют высокую буферность при изменении реакции в щелочную сторону. Особенно низка буферность песчаных и супесчаных почв, а также содержащих мало органического вещества.
Благодаря этому замечательному свойству почвы (буферности) возможно применение хорошо растворимых солей в качестве минеральных удобрений, в противном случае в зонах вокруг гранул удобрений создавались бы губительные для растений концентрации солей.
Контрольные вопросы:
1 Происхождение, состав и основные свойства почвенных коллоидов?
2. Что такое ацидоиды, базоиды и амфолитоиды? Дайте им характеристику.
3. Охарактеризуйте процессы коагуляции и пептизации коллоидов?
4. Как Вы понимаете поглотительную способность почвы, от чего она зависит?
5.Назовите закономерности обменного поглощения катионов и анионов в почве.
6. Назовите состав обменных катионов в основных типах почв.
7. Какова роль поглотительной способности в плодородии почв?
8. Что называется емкостью поглощения почв, от чего она зависит, в каких пределах колеблется?
9. Каковы происхождение и виды почвенной кислотности и щелочности?
Источник