Mse-Online.Ru
Реакция почвы
Почва обладает определенной реакцией, которая проявляется при взаимодействии с водой или растворами солей. Реакция почвы может быть нейтральной, кислой или щелочной. Эти свойства почвы имеют чрезвычайно важное значение для роста и развития растений, так как каждый вид растений лучше всего развивается при определенной реакции почвы.
Кислотность почвы — одно из важных ее свойств, обусловленное определенной концентрацией водородных ионов. Источник кислотности почвы — органические кислоты, образующиеся при распаде растительных остатков и вымывающиеся в нижние горизонты. Среди этих кислот наиболее распространены перегнойные кислоты и прежде всего — креновые.
В зависимости от направления и развития почвообразовательного процесса в отдельных типах и разностях почв кислотность проявляется по-разному. Если в почвенном растворе имеются ионы кальция и противодействие повышению кислотности почвы высокое, вредное действие кислотности почвы уменьшается, а если раствор содержит ионы алюминия, железа и марганца, ее токсичность для растений и почвенных микроорганизмов увеличивается.
Высокая кислотность всегда отрицательно влияет на микробиологические процессы в почве и на развитие растений. Если реакция почвы очень кислая (подзолистые почвы), то в почвенном растворе кроме водорода находятся ионы алюминия, высокая концентрация которых также отрицательно влияет на развитие растений. Особенно чувствительны к кислой реакции клевер, пшеница, лен, свекла.
Кислая реакция почвы затрудняет усвоение растениями азота, кальция, магния и способствует поступлению в них алюминия и марганца. В растениях, которые растут на кислых почвах, задерживается превращение моносахаридов в дисахариды и другие сложные соединения, нарушаются процессы образования белков и обмена.
Различают актуальную, или активную, и потенциальную, или пассивную, кислотность почв.
Актуальная кислотность обусловливается наличием ионов водорода в почвенном растворе, а потенциальная — водородных ионов и ионов алюминия в почвенном поглощающем комплексе. Актуальную кислотность почвенного раствора обусловливают в основном растворимые органические кислоты, которые образуются в почве в результате биохимических процессов.
В ряде случаев отрицательное действие кислой реакции связано с подвижностью ионов алюминия, который токсичен для растений, особенно при низком рН.
Условным общим показателем кислотности почвы является кислотность почвенного раствора — рН, которая зависит от содержания в почве свободных кислот и обменных ионов водорода. Сельскохозяйственные растения лучше всего развиваются при рН от 5,5 до 7,5. Величина рН наиболее распространенных типов почв колеблется в пределах от 3 до 9, в зависимости от чего почвы делятся на такие группы: очень кислые — рН 3—4, кислые — рН 4—5, слабокислые — рН 5—6, нейтральные — рН 6—7, щелочные — рН 7—8, сильно щелочные — рН 8—9.
Почва с рН 6,5—7 практически нейтральна.
Потенциальную кислотность можно определить, если выделить из поглощающего комплекса поглощенные ионы водорода. В зависимости от того, какими солями определяют потенциальную кислотность, ее разделяют на обменную и гидролитическую.
Обменная кислотность обусловливается наличием в ППК водорода и алюминия, которые вытесняются из почвы под действием нейтральных солей. Обменную кислотность обозначают так же, как и активную, но с обязательным указанием, что это рН солевой вытяжки. Обменная кислотность сильно кислых почв равна 4,5, кислых — 4,6—5,5, слабокислых — 5,6—6, близких к нейтральным — 6,1—6,5, нейтральных — 7. Обменную кислотность можно также определять в миллиграмм — эквивалентах суммы водорода и алюминия на 100 г почвы.
Гидролитическая кислотность — это количество ионов водорода, которые вытесняются из почвы водным раствором солей слабых кислот и сильных щелочей. Обычно для этой цели применяют уксуснокислые соли — ацетат натрия или кальция.
Величина гидролитической кислотности в разных почвах бывает от 0,1 до 10 мг-экв и более на 100 г почвы. В обыкновенных черноземах гидролитической кислотности практически нет, реакция их нейтральная, тогда как в черноземах оподзоленных и серых лесных почвах она иногда достигает 3 мг-экв и более на 100 г почвы. Самая высокая гидролитическая кислотность в некоторых торфяных горизонтах болотных почв и их разностей. Обычно гидролитическая кислотность почвы больше, чем обменная. Она практически является общей кислотностью почвы, потому что при определении ее учитываются как активная, так и обменная формы.
Знание кислотности почвы имеет большое практическое значение для определения потребности почвы в известковании. Чаще всего пользуются данными гидролитической кислотности. Если она составляет 1—2 мг-экв, то нет потребности в известковании почв, а если почва имеет большую кислотность, то ее нужно обязательно известковать. Слабоподзолистые песчаные почвы известкуют даже при гидролитической кислотности менее 2 мг-экв на 100 г почвы.
При известковании почв кроме гидролитической кислотности учитывают степень насыщенности основаниями и актуальную кислотность. В известковании нуждаются все почвы с рН 8. Такая реакция неблагоприятная для большинства сельскохозяйственных культур.
Повышенная щелочность в почве не только вредна для развития растений, но и усиливает пептизацию коллоидов, вследствие чего резко ухудшаются физические свойства и водный режим почв.
В зависимости от содержания обменного натрия (в % к сумме поглощенных оснований) различают такие почвы: свыше 20 % — солонцы, 10—20 — солонцеватые, 5—10 — слабосолонцеватые, менее 5 % — несолонцеватые.
Почвы, в водном растворе которых есть растворимые соли натрия (в основном хлориды, сульфаты и карбонаты), называются солончаками. Обычно в составе таких почв есть также растворимые соли кальция и магния.
Источник
Реакция почвы
Агрохимические свойства характеризуют ППК: реакция почвы (рНН2О – актуальная, рНKCl – обменная, Н – гидролитическая (мг•экв на 100 г почвы), сумма обменных оснований (S, мг•экв на 100 г почвы), емкость поглощения (Е, мг•экв на 100 г почвы), степень насыщенности основаниями (V, %), гумус (%), подвижный фосфор, обменный калий (мг•экв на 100 г почвы).
Реакция почвы обычно проявляется при взаимодействии ее с водой или растворами солей. Почвы могут иметь кислую, нейтральную или щелочную реакцию в зависимости от соотношения концентраций иона водорода (H+) и гидроксида (ОН-). Реакция кислая, если в почве преобладают ионы Н+, и щелочная – если в почве больше ионов ОН-. При равенстве концентраций H+ и ОН- реакция почвы нейтральная. Кислая реакция устанавливается в тех условиях, где осадки преобладают над испарением (леса, тундра), нейтральная – количество осадков и испарение уравновешены (степи луговые, саванны типичные); щелочная – когда испарение преобладает над осадками как в пустынях.
Реакцию раствора обычно определяют по условной величине рН (отрицательный логарифм концентрации H+). Шкала рН имеет значение от 1 до 14. При рН 7 – реакция почвенного раствора нейтральная, ниже 7 – кислая, больше 7 – щелочная.
Различные типы почв имеют и различную реакцию. Ее показатели, (рН) могут колебаться от 3,5 до 9 и выше. Наиболее кислую реакцию имеют верховые торфяники. Кислой реакцией характеризуются подзолистые и дерново-подзолистые почвы. Для черноземов свойственна нейтральная реакция, для каштановых почв, солонцов – щелочная.
Сельскохозяйственные растения предъявляют разные требования к реакции почвы – наиболее благоприятными для большинства культур являются слабокислые или слабощелочные почвы. Нейтрализуют кислую реакцию внесением в почву известняков (СаСО3), а щелочную – внесением гипса (СаSО4). Максимальное количество ионов водорода устанавливается при определении гидролитической кислотности (Н).
С реакцией почв тесно связана и жизнедеятельность почвенных opганизмов. В кислой среде распространена грибная микрофлора. Для бактерий предпочтительной реакцией является реакция, близкая к нейтральной. Таким образом, реакцию почв можно рассматривать как важный экологический признак.
Кислотность почв – свойство почвы, обусловленное содержанием в почвенном растворе Н-ионов, а также обменных ионов водорода и алюминия в почвенном поглощающем комплексе.
Существуют разные источники кислотности почвы. Одной из наиболее распространенных минеральных кислот является угольная кислота, образующаяся при растворении углекислого газа. Значительное подкисление почвенного раствора могут вызвать ненасыщенные катионами гуминовые и фульвокислоты. Последние образуются при разложении остатков хвойной и моховой растительности.
В результате жизнедеятельности грибов и бактерий, разложения растительного опада, выделенные корнями и насекомыми в почве могут присутствовать свободные органические кислоты типа уксусной, щавелевой, лимонной.
В некоторых случаях при выветривании горных пород и минералов могут образовываться и сильные минеральные кислоты – соляная, серная. Существенным источником кислотности могут быть вносимые физиологически кислые удобрения – (NH4)2SO4, KC1 и др.
Повышенная кислотность – явление вредное для растений и полезной микрофлоры. В кислых почвах усложняется поступление кальция в растения, сосуды корневых волосков закупориваются, угнетается деятельность нитрификаторов, азотофиксаторов. Избыточная кислотность увеличивает до токсичных количеств содержание в почве подвижных алюминия и марганца. Кислые почвы бесструктурные, с неудовлетворительными водно-воздушными свойствами. Около 50% почв таежно-лесной зоны имеют избыточную кислотность. Кислотность почв необходимо изучать и регулировать.
Различают две формы почвенной кислотности – актуальную и потенциальную.
Актуальная (активная) кислотность почвы обусловлена наличием водородных ионов (протонов) в почвенном растворе. Определяется обычно при взаимодействии почвы с дистиллированной водой и выражается показателем рНH2O. Показатель актуальной кислотности очень динамичен, нестабилен, зависит от многочисленных реакций, постоянно совершающихся в почве.
Потенциальная кислотность (скрытая, пассивная) обнаруживается при взаимодействии почвы с растворами солей. Природа ее сложная. Носителями потенциальной кислотности являются обменные катионы водорода (H+), алюминия (А13+) почвенных коллоидов.
В зависимости от соли, используемой для выявления потенциальной кислотности, ее подразделяют на обменную и гидролитическую.
Обменная кислотность – та часть потенциальной кислотности, которая обнаруживается при вытеснении из почвы ионов H+ и А13+ растворами нейтральной соли. Обычно для определения обменной кислотности почв используют 1н. раствор КС1 (рН
6,0):
[ППК-]H++ КСl → [ППК-]К+ + НС1;
[ППК-]А13+ + ЗКС1 → [ППК-]ЗК+ + A1C13.
А1С13 – соль слабого основания и сильной кислоты. Гидролитически распадаясь образует соляную кислоту и гидрооксид алюминия:
А1С13+ ЗН2О →А1 (ОН)3 + ЗНС1.
Образующаяся в растворе кислота оттитровывается – кислотность тогда выражается в мг•экв /100 г, либо определяется величиной рН раствора – рНKCl.
В зависимости от величины рН солевой вытяжки почвы подразделяются на следующие группы: сильнокислые (рН 80%) не нуждаются в известковании, а при V – менее 50%, имеют высокую необходимость в нем.
Известкование – основной прием повышения продуктивности кислых почв. При известковании внесенный СаСО3 (при наличии углекислоты) переходит в растворимый Са(НСОз)2 и взаимодействует с почвой по следующей схеме:
[ППК-]2H++ Са(НСО3)2 →[ППК-]Са2++ 2Н2О + 2СО2.
Дозу извести обычно рассчитывают по гидролитической кислотности: Н•1,5 = т СаСОз на 1 га, то есть 1 мг•экв гидролитической кислотности на 100 г почвы требуется для нейтрализации 1,5т СаСО3 на 1 га.
Дозу СаСО3 для известкования кислых почв можно определить и по обменной кислотности – в зависимости от величины рНКCl и механического состава почвы доза извести может изменяться от 2,0 до 6,0 т СаСО3 на 1 га; при рНКCl 5,6 и выше почвы не известкуют.
Щелочность почв – способность их подщелачивать воду и растворы нейтральных солей. Связана с присутствием в почве гидролитически щелочных солей – Na2CO3, NaHC03, Са(Н2СО3)2 и других, создающих при диссоциации повышенную концентрацию ОН-ионов:
Na2CO3 + 2HOH→ H2CO3 + 2Na + 2ОH-.
Различают активную и потенциальную щелочность почвы. Первая связана с наличием гидролитически щелочных солей в почвенном растворе. Потенциальная щелочность обусловлена обменно поглощенным Na.
Щелочная реакция угнетает деятельность микроорганизмов, ухудшает структуру и физические свойства почвы, режим питания растений.
Ликвидируют избыточную щелочность гипсованием:
[ППК-]2Na + CaSO4→ [ППК-]Ca2 + Na2SO4.
Образующийся сернокислый натрий может быть вымыт из почвы при выпадении атмосферных осадков или при поливе.
Буферность почв – способность противостоять резкому изменению реакции почвенного раствора при введении в почву кислот и щелочей или их солей. Обусловлена наличием в почве буферных систем, представленных обычно слабыми кислотами (органические, угольная) и их солями.
Против подщелачивания буферное воздействие оказывают слабые кислоты, а против подкисления – слабые кислоты и их соли:
СНзСОО- + H++ CH3COO- + Na+ + Н+ + Сl- = СН3СООН + NaCl
диссоциация диссоциация диссоциация диссоциация
слабая сильная сильная слабая
Против подкисления также сильное воздействие оказывают поглощенные основания, особенно кальций.
Высокой буферностью обычно отличаются суглинистые и глинистые почвы, обогащенные гумусовыми веществами. Низкая буферность характерна для песчаных бедных гумусом почв. Эту особенность необходимо учитывать при определении доз удобрений, извести.
Источник
Реакция почвы и её регулирование
Продуктивность значительной части почв в Нечернозёмной зоне России ограничена их повышенной кислотностью, также повышенным содержанием ионов водорода (Н+). Повышенная кислотность наиболее характерна для дерново-подзолистых и торфяно-болотных (самые кислые из них– верховые и переходные торфяники) почв.
Вред повышенной кислотности. При слабокислых значениях рН (4,5-5,5) отрицательное действие повышенной кислотности чаще всего связано с некоторыми побочными явлениями и процессами:
-Подавление почвенной микрофлоры, в 1-ю очередь бактериальной, необходимой для азотфиксации, минерализации и синтеза гумуса и многих других процессов;
-Повышение содержания алюминия, железа и марганца. Повышение содержания алюминия наиболее характерно для дерново-подзолистых почв и объясняется разрушением алюмосиликатов — глинистых минералов, а также вытеснением его ионов из состава почвенных коллоидов. Особенно вреден подвижный (растворённый) алюминий, угнетающе действующий как на почвенную микрофлору, так и на сами растения (проверено на свёкле, капусте и других растениях). Кроме того, алюминий связывает усвояемые соединения фосфора, переводя их в недоступные для растений соединения. Что касается железа и марганца, то ощутимый вред от них наблюдается только на переувлажнённых почвах.
-Возникает недостаток кальция, магния и калия.
Вред самой кислотности чаще проявляется при рН менее 3,5. В столь кислой среде в Растениях нарушаются процессы обмена, они Теряют морозо — и жаростойкость, устойчивость к засухе, к болезням и вредителям.
-при сильно кислых значениях рН (меньше 3,5) разрушается структура почвы (заплывает).
Разные виды растений по-разному относятся к уровню кислотности по-разному. По этому принципу растения условно подразделяются на «кальцефилы» и «кальцефобы». Кальцефилами называют растения которым нужна практически нейтральная реакция среды (почвенного раствора), рН 5,5-7 они могут расти даже на слабощелочной почве. К ним относятся большинство растений семейства бобовые, в т. ч. гороха, фасоли, бобов, томаты, корнеплоды (свёкла, морковь). «Кальцефобами» называют растения, лучше развивающиеся на слабокислой почве с рН 5 — 6. «Кальцефобами» являются картофель, земляника и некоторые другие.
Когда, как и чем известковать. Снизить почвенную кислотность можно одним из следующих видов агромелиорантов (раскислителей): известняковая мука, агромел, отходный мел, доломитовая мука, фосфоритная мука, древесная зола. Известняковая мука представляет собой молотый известняк и имеет тот же химический состав, что у мела – карбонат кальция (СаСО3). Разница в том, что мел представляет собой более тонкий порошок и максимальное действие проявляет уже в ближайший год после внесения. В то время как известняковая мука в полной мере себя может проявить на 4-5 год. Доломитовая мука представляет собой карбонат кальция и магния (CaCO3*MgCO3). Благодаря содержанию магния, на лёгких почвах представляет собой большую ценность, чем известняковая мука или мел. Фосфоритная мука является более слабым раскислителем и её требуется (по моим расчётам) на ¼ больше, но она является ещё и фосфорным удобрением. Что касается золы, то содержание СаСО3 в ней около 50%, кроме того, из-за широкого соотношения калия и магния, на Лёгких почвах поле внесения повышенных доз золы растения иногда испытывают нехватку магния. Учитывая скорость взаимодействия наиболее распространённых раскислителей, под «кальцефилы» как наиболее отзывчивые на известкование культуры лучше вносить мел. Если известкование планируется провести перед посадкой «кальцефобов», лучше вносить известь (предполагается соблюдение севооборотов).
Что касается доз агромелиоранта, то они рассчитываются на сдвиг рН: необходимый сдвиг рН – разность между оптимальным значением рН для рассматриваемой культуры и фактическим его значением для конкретного участка. Можно также воспользоваться средней рекомендуемой дозой для доведения рН до 5,5. Значение рН садоводы могут определить у водной и солевой вытяжек почвы, макая в них индикаторную бумагу. В инструкциях к индикаторным бумагам предлагается делать водную вытяжку (определять актуальную кислотность, рН водной вытяжки принимают за рН почвенного раствора). Однако в литературе чаще встречается рНКСl или рНсол что подразумевает вытяжку почвы в 7,5%-ном растворе хлористого калия. Значение рН солевой вытяжки означает обменную кислотность – кислотность почвы после внесения минеральных удобрений. Предлагаю справочную таблицу для определения доз раскислителей на разных по мехсоставу почвах. Значения рН даны для солевой вытяжки. Дозы я пересчитал из т/га в г/м2.
Нормы извести для дерново-подзолистых и серых лесных почв. (Юлушев И. Г.)
Источник