Рассчитайте насыщенность почвы основаниями

3.4. СТЕПЕНЬ НАСЫЩЕННОСТИ ОСНОВАНИЯМИ И БУФЕРНОСТЬ ПОЧВЫ

Реакция почвенного раствора наряду с величинами обменной и гидролитической кислотности (Н_г) 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 (Н_г), то можно определить (в мг-экв/100 г почвы) ЕКО (7): Т = S + Н_г. 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 (Н_г) 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

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:

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

ВЫЧИСЛЕНИЕ НАСЫЩЕННОСТИ ПОЧВЫ ОСНОВАНИЯМИ

ОПРЕДЕЛЕНИЕ СУММЫ ПОГЛОЩЕННЫХ ОСНОВАНИЙ

ПО КАППЕНУ-ГИЛЬКОВИЦУ (ГОСТ 27821-88)

Состав поглощенных оснований у различных почв разный. Он в большой степени влияет на свойства почвы. В дерново-подзолистых кислых почвах значительную, а иногда и большую часть поглощенных катионов составляют катионы водорода и алюминия. В черноземных почвах первое место среди поглощенных катионов принадлежит кальцию, магнию и ряду других катионов. В солонцеватых почвах и солонцах основное место сре­ди поглощенных катионов занимает натрий.

Суммой поглощенных оснований называется количество поглощенных почвой катионов (кроме водорода и алюминия), способных к обмену. Она обозначается буквой S и выражается в ммоль в 100 г почвы.

Значение анализа. Величина суммы поглощенных оснований характеризует по­глотительную способность почвы и служит для вычисления емкости поглощения и степе­ни насыщенности ее основаниями.

ГРУППИРОВКА ПОЧВ ПО СУММЕ ПОГЛОЩЕННЫХ ОСНОВАНИЙ

Принцип метода. Анализ основан на обработке почвы определенным количест­вом соляной кислоты точно известной концентрации. При этом часть кислоты идет на вы­теснение и нейтрализацию поглощенных оснований по уравнению:

Остаток кислоты учитывается путем титрования ее щелочью известной концен­трации, По разности между взятым и оставшимся количеством НС1 находят часть ее. по­шедшую на вытеснение и нейтрализацию поглощенных почвой оснований.

Метод пригоден только для бескарбонатных почв.

1. На технохимических весах взять навеску почвы 20 г (для бескарбонатных почв 10 г) и поместить в коническую колбу 250 см 3

2. Прилить из бюретки точно 100 см 3 0,1 н. раствора HCl.

3. Содержимое взболтать на ротаторе в течение 1 часа и оставить в покое на 24 часа.

4. Тщательно перемешать. Отфильтровать через двойной складчатый фильтр в колбу для фильтрования, первые мутные порции фильтрата отбрасывают.

5. Пипеткой взять 50 см 3 фильтрата и поместить в коническую колбу;

6. Кипятить 2-3 минуты для удаления СО_2;

7. Добавить 2-3 капли фенолфталеина, перемешать.

8. Титровать в горячем состоянии при постоянном помешивании 0,1 н. раствором NaOH до появления не исчезающей в течение 1 минуты слабо-розовой окраски. В случае выпадения осадка полуторных окислов при титровании с фенолфталеином окраску следует наблюдать в прозрачном слое над осадком.

Расчет ведется по формуле:

S = (50 х K_HCl — а х K_NaOH ) х 10 х 0,1 , где

S — сумма поглощенных оснований в ммоль на 100 г почвы;

50 — количество фильтрата, взятого для титрования, мл;

К — поправка к титру 0,1 н соляной кислоты и 0,1 н щелочи;

а — количество мл 0,1 н NaOH. израсходованное на титрование;

10 — для пересчета на 100 г почвы (50 см 3 фильтрата соответствует 10 г почвы, для\ черноземов результат умножают на 20);

0,1 — для перевода; в ммоль, т.к. титрование проводилось 0,1 н раствором щелочи.

ВЫЧИСЛЕНИЕ ЕМКОСТИ ПОГЛОЩЕНИЯ ПОЧВЫ

Значение а нализа. Поглощённые на поверхности почвенно-поглощающего комплекса катионы Ca 2+ , Mg 2+ , K + , NH4 + , Аl 3+ , Na + , H + и др. оказывают сильное влияние на состав почвенного раствора. Эти обменно-поглощённые катионы не вымываются из почвы и в то же время они вытесняются в почвенный раствор катионами растворимых солей и усваиваются растениями.

По величине ёмкости поглощения судят о способности почвенно-поглощающего комплекса почвы удерживать в обменном состоянии определённое количество катионов из почвенного раствора. Почвы различаются не только величиной ЕКО, но и их составом. Поглощённый натрий в солонцовых почвах определяют для установления необходимости в гипсовании. Поглощённые водород и алюминий обусловливают кислотность почвы, которую необходимо знать для выяснения потребности в известковании.

ГРУППИРОВКА ПОЧВ ПО ЕМКОСТИ КАТИОННОГО ОБМЕНА (ПО А.А.ВАСИЛЬЕВУ, В.П.ДЬЯКОВУ, 1996)

Принцип метода. Метод основан на математическом вычислении ЕКО, используя значения Нг и S.

Расчёт р езультатов:

Количество всех катионов в почве, способных к обмену называется емкостью по­глощения. Для каждой почвы она является практически постоянной величиной. Выража­ется емкость поглощения в мг/экв на 100 г почвы, обозначается буквой Т и вычисляется на основании данных о гидролитической кислотности почвы и суммы поглощенных ос­нований по формуле:

Т — емкость поглощения, ммоль в 100 г почвы

Нг — гидролитическая кислотность, ммоль в 100 г почвы

S — сумма поглощенных оснований, ммоль в 100 г почвы

ВЫЧИСЛЕНИЕ НАСЫЩЕННОСТИ ПОЧВЫ ОСНОВАНИЯМИ

Степень насыщенности почвы основаниями – отношение суммы поглощённых оснований к ёмкости поглощения катионов почвой. Этот показатель даёт весьма ценную ориентировку при обосновании необходимости известкования и возможности использования фосфоритной муки. По степени насыщенности почв определяют очерёдность полей в известковании.

НУЖДАЕМОСТЬ ПОЧВ В ИЗВЕСТКОВАНИИ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ЗНАЧЕНИЯ СТЕПЕНИ НАСЫЩЕННОСТИ ПОЧВ ОСНОВАНИЯМИ

Нуждаемость почв в известковании

тяжёлый лёгкий сильнокислые сильная 80 > 70