1.6. Расчёт степени насыщенности почвы основаниями
Степень насыщенности почв основаниями показывает, какая часть общей ёмкости поглощения приходится та поглощённые основания и какая на гидролитическую кислотность. Величина степени насыщенности почв основаниями выражается в процентах и рассчитывается по данным определения суммы поглощённых основания (по Ка плену) и определения гидролитической кислотности по формуле:
где: V- степень насыщенности почв основаниями, %; S — сумма поглощённых оснований, мг-экв; Нг — величина гидролитической кислотности, мг-экв.
Степень насыщенности почв основаниями для разных типов почв изменяется в следующих пределах:
| />Чернозёмные |
практических вопросов по известкованию почв и внесению слаборастворимых форм фосфорных удобрений. Почвы, имеющие степень насыщенности основаниями менее 60 % нуждаются в проведении известкования, на них также высокоэффективно внесение фосфоритной муки. На почвах, имеющих насыщенность основаниями более 80 %, внесение фосфоритной муки и других слаборастворимых форм фосфорных удобрений неэффективно, оно не сопровождается прибавкой урожая.
кислотность, усиливает биологическую активность почвы, мобилизует малоподвижные формы фосфора и молибдена в почве, связывает подвижные формы алюминия и марганца, токсичные для высших растений.
Необходимое количество извести для нейтрализации почвенной кислотности в килограммах на гектар рассчитывается по следующей формуле:
где: Нр- величина гидролитической кислотности в мг-экв/100 г почвы, 50 — мгэкв СаСОз, 3106- средний вес пахотного (0-20 см) слоя дерново-подзолистой-почвы на площади 1 га в кг.
В результате проведения необходимых преобразований получаем формулу в следующем виде: 
где: 1.5 — количество извести (т) необходимое для нейтрализации 1 мг экв ионов водорода в пахотном слое дерново-подзолистой почвы на площади 1 га. Hr — величина гидролитической кислотности почвы.
Количество извести, необходимое для нейтрализации 1 мг экв водорода в почве зависит от гранулометрического состава почв — на лёгких почвах оно будет меньше, а на тяжёлых — больше чем 1.5 т.
Учитывая, что природные известковые материалы содержат определённую долю примесей в виде песка, глины, кремниевых осколков и т. п., вводят поправку на содержание чистого продукта. Более точно дозу извести рассчитывают, вводя в предложенную формулу ряд дополнительных показателей: объёмную массу почвы, глубину пахотного горизонта, сумму обменных оснований конкретного участка или типа почвы. (BITHO «Союзсельхимия”, 1982
где: СаС03- доза извести, т/га; ДрН — величина прироста pH от исходного до заданного; d — объёмная масса почвы, г/см3; И- глубина пахотного горизонта, см; S — сумма поглощённых оснований, мг экв/100 г почвы; Vw- степень насыщенности основаниями, заданная, %; Н[- величина гидролитической кислотности, мг-экв/100 г почвы.
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
Сумма обменных оснований, Степень насыщенности основаниями, Емкость катионного обмена, Буферность почвы
Реакция почвенного раствора зависит не только от размеров обменной и гидролитической кислотности, но и от степени насыщенности почвы основаниями. Сумма поглощенных оснований показывает общее содержание катионов оснований (Са +, Mg2+, К+, Na+, NH4 и т.д.) в почвенном поглощающем комплексе (ППК). При сопоставлении значений суммы поглощенных оснований и гидролитической кислотности можно сделать предположение о степени кислотности почв. Этот показатель необходим для расчета емкости катионного обмена и степени насыщенности почв основаниями. Сумму обменно-поглощенных катионов кальция, магния, калия и натрия называют суммой обменных оснований (S).
Глино-гумусовый комплекс может связывать как основания, полезные для питания растений (катионы Са2+, Mg2+, К+, Na), так и ионы Н+ и А13+. Степень насыщенности основаниями (V) вычисляется как отношение суммы обменных оснований к общей емкости катионного обмена, выраженное в процентах. В зависимости от соотношения почвы делят на насыщенные (V> 80%) и ненасыщенные (V=» 50-70%) основаниями.
Лучшими считаются почвы, насыщенные основаниями, например, черноземы с высоким содержанием Са2+ и Мg2+. Они имеют нейтральную или слабощелочную реакцию. В таких почвах органические и минеральные коллоиды сохраняются и накапливаются, что способствует увеличению общей емкости поглощения катионов.
Преобладающее содержание ионов Н+ и А13+ в почвенном поглощающем комплексе (ППК) обуславливает высокую кислотность почвы и со временем приводит к разрушению минералов. Емкость поглощения катионов уменьшается, ухудшается структура. В таких почвах создается неблагоприятный водно-воздушный режим, на поверхности постепенно образуется корка.
Определение степени насыщенности почвы основаниями позволяет более точно решить вопрос об очередности и необходимости известкования. Этот показатель характеризует относительное место гидролитической кислотности в ППК. Может быть так: два участка почвы имеют одинаковую гидролитическую кислотность, но степень насыщенности основаниями разная, тогда потребность, и очередность в известковании разные
Степень насыщенности основаниями используется при определении нуждаемости почв в известковании. При V более 80% известкование проводить не нужно, при V менее 50% — потребность в нем высокая, в промежутке — средняя и слабая.
Соотношение катионов калия, магния и кальция влияет на потенциальную структуру почвы. Кальций делает структуру почвы рыхлой; он удерживает частицы глины на расстоянии друг от друга и действует как связующее вещество между глиной и органическим веществом. Магний действует аналогичным образом, но не является связующим элементом между органическим веществом и песком или глинистыми частицами. Слишком большое количество калия и натрия приводит к поверхностному уплотнению почвы. Оптимальная структура это идеальный баланс ионов Ca, Mg и K, связанных с глиной и гумусом. Этот баланс определяет какое удобрение требуется для улучшения почвы. Например, если в почве превышено содержание кальция и не хватает магния, то для улучшения структуры почвы необходимо использовать удобрения, содержащие магний. Если же наоборот есть нехватка кальция и избыток магния, то желаемый результат даст применение известковых удобрений.
Меньшая доля катионов Ca+ и большая Mg+ не вызовет больших проблем напрямую. Магний удерживает частицы глины на расстоянии, как и кальций, но он связывается с органическим веществом. Однако слишком большое количество K+ делает почву восприимчивой к поверхностному уплотнению. Слишком малое количество K+, в свою очередь, приводит к снижению урожайности. Состояние почвы ухудшается и при избыточной доле Na+ в составе обменных катионов: усиливается разрушение почвенной структуры, возрастет распыленность. Из-за уменьшения пористости, особенно некапиллярной, снижается скорость фильтрации воды вплоть до полной водонепроницаемости.
Один из факторов влияющих на плодородие почвы это способность почвы к катионному обмену. Высокая способность означает, что почва может содержать много питательных веществ, необходимых растениям. При низком показателе питательные вещества не связаны частицами гумуса и глины, поэтому легко вымываются из почвы и уходят под пахотный слой.
При оценке способности почвы к катионному обмену учитываются три фактора: емкость катионного обмена (ЕКО), насыщенность питательными веществами и соотношение между катионами химических элементов в почве.
Емкость катионного обмена (емкость поглощения) — общее количество катионов одного рода, которое может быть вытеснено из почвы. Чем показатель выше, тем почва плодороднее. Помимо минералогического и гранулометрического состава почвы, на ЕКО влияет содержание органических веществ, то есть значение в основном зависит от доли глины и гумуса в почве. Показатель также повышается при увеличении pH участка.
На кислых почвах катионы водорода, алюминия, марганца и железа вытесняются из ППК внесением извести. При этом отрицательно влияющие на растения катионы в ППК замещаются кальцием, что позволяет считать его стражем почвенного плодородия
Используя степень насыщенности основаниями рассчитывается один из важнейщих показателей плодородия почвы — буферная способность почвы.
Буферность почвы это способность противостоять изменению реакции среды. Буферность характеризуется величиной емкости катионного поглощения, 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.
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 и 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.
Источник
3.4. СТЕПЕНЬ НАСЫЩЕННОСТИ ОСНОВАНИЯМИ И БУФЕРНОСТЬ ПОЧВЫ
Реакция почвенного раствора наряду с величинами обменной и гидролитической кислотности (Нг) зависит от емкости поглощения (7) и степени насыщенности почвы основаниями (У). Если
сумму поглощенных катионов Са 2+ , Mg 2+ , К + , Na + , NH4 и других оснований (S) сложить с катионами Н + , Al 3+ , Fe 3+ , Мп 2+ , обусловливающими гидролитическую кислотность (Нг), то можно определить (в мг-экв/100 г почвы) ЕКО (7): Т = S + Нг. Сумму поглощенных оснований, выраженную в процентах от ЕКО (7), называют степенью насыщенности почвы основаниями (У):
Степень насыщенности почвы основаниями — второй важный показатель нуждаемости почв в известковании. Чем он ниже, тем выше нуждаемость и наоборот. Если гидролитическая кислотность (Нг) двух почв одинакова и составляет 5 мг • экв/100 г почвы, но ЕКО (7) первой равна 10, а второй 20 мг • экв/100 г, то степень насыщенности основаниями (V) первой почвы составит 50, а второй — 75 %. При равной величине гидролитической кислотности первая почва гораздо кислее, так как 50 % ЕКО у нее занято подкисляющими катионами и она в большей степени, чем вторая, нуждается в их замене на основания (в известковании). При равной же ЕКО в первую очередь в известковании будет нуждаться почва с большей гидролитической кислотностью, причем для нейтрализации ее потребуется и больше извести.
Буферностъ почвы — способность противостоять изменению реакции среды — обусловлена прежде всего величиной ЕКО (7) и составом поглощенных катионов, а также катионо-анионным составом почвенного раствора. Буферность почв чрезвычайно важна для обоснования оптимальных доз, форм, сроков и способов внесения удобрений и мелиорантов под конкретные сельскохозяйственные культуры. Чем больше ЕКО, тем выше буферность почвы. Буферные свойства против подкисления возрастают с ростом насыщенности почв основаниями (Са, Mg, Na, К и др.) и с переходом от нейтральных к щелочным почвам. Если в такой почве появляется кислота (например, HN03 в результате нитрификации или физиологической кислотности NH4NO3), то ионы водорода кислоты обмениваются с катионами ППК. В результате образуется нейтральная соль и реакция раствора не изменяется:
Буферные свойства против подщелачивания возрастают на нейтральных почвах с ростом гидролитической кислотности, со снижением степени насыщенности основаниями и с переходом от нейтральных к кислым почвам. Если в такой почве появляется щелочь [например, Са(ОН)2 в результате физиологической щелоч-. ности Ca(N03)2], то катион ее вытесняет из ППК эквивалентное количество ионов водорода, в результате чего образуется вода и реакция раствора не изменяется:
Гя
Почвенный раствор подкисляется под влиянием диоксида углерода, образующегося в результате разложения органического вещества почвы, органических удобрений, дыхания корней, кислых выделений растений и микроорганизмов, образования азотной кислоты при нитрификации аммиачных форм удобрений и почвы, при внесении физиологически кислых удобрений (NH4C1;
(NH4)2S04 и др.), а на кислых почвах — и под влиянием физиологически нейтральных удобрений.
Подщелачивание или нейтрализация кислого почвенного раствора происходит при внесении физиологически щелочных удобрений [NaN03, Ca(N03)2], а на щелочных почвах — и под влиянием нейтральных удобрений.
Под действием подкисляющих и подщелачивающих факторов реакция почвенного раствора может колебаться, однако скорость возможных изменений в почвах с низкой ЕКО (песчаные, супесчаные подзолы) гораздо выше, чем в высокоемких (суглинистые черноземы).
Концентрация, катионо-анионный и вещественный состав почвенного раствора зависят и определяются ЕКО и составом поглощенных катионов и могут изменяться под влиянием удобрений и мелиорантов. Поэтому буферные свойства почв проявляются через реакции, происходящие в почвенном растворе.
В почвенном растворе буферность создается находящимися в нем слабыми органическими (например, уксусная) и минеральными (например, угольная) кислотами и их солями:
Образующиеся в результате этих реакций нейтральные соли и. вода не могут изменить реакцию почвенного раствора.
Буферность почв проявляется и в устойчивости к временному повышению концентрации почвенного раствора, вызванному недостатком влаги, неравномерным и периодическим внесением удобрений и мелиорантов. Высокобуферные почвы с высокой ЕКО и разнообразным составом поглощенных ионов относительно легко удерживают в поглощенном состоянии максимально допустимые с экологической и экономической точек зрения разовые дозы не только мелиорантов и органических удобрений, но и водорастворимых минеральных удобрений без значительного повышения концентрации почвенного раствора.
Малобуферные, малоемкие почвы не могут без повышения концентрации почвенного раствора и увеличения потерь элементов за счет вымывания усваивать большие разовые дозы мелиорантов и удобрений и требуют дробного внесения водорастворимых форм минеральных удобрений.
Таким образом, системное применение органических и минеральных удобрений в сочетании с периодическим внесением химических мелиорантов позволяет повышать ЕКО, регулировать состав поглощенных катионов, повышать буферность почв и, следовательно, регулировать продуктивность культур и плодородие почв в каждом конкретном случае с учетом экономических возможностей и экологических ограничений.
Источник