Реакция почвенного раствора каштановых почв

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

Каштановые и темно-каштановые почвы. Каштановые и темно-каштановые мицелярно-карбонатные почвы

Каштановые и темно-каштановые почвы

Условия формирования

Каштановые и темно-каштановые почвы распространены на равнинах в зоне сухих степей от долины Маныча на западе до отрогов Алтая на востоке. Они формируются преимущественно на карбонатных лёссовидных суглинках и глинах и глинисто-суглинистых элюво-делювиях коренных пород под дерновинно-злаковыми сухими степями в условиях семиаридного климата. Водный режим почв непромывной. Кроме того, каштановые почвы развиты в горах и межгорных котловинах Южной Сибири (Алтай, Западный Саян, хребет Танну-Ола).

Морфологическое строение профиля

О — Av — A(са) — АBса — Bcа — Bcs — Ccs (s)

На равнинах профиль темно-каштановых почв состоит из хорошо выраженного гумусового горизонта A(са) мощностью 20–30 см, буровато- или коричневато-темно-серой окраски, пороховато-мелкозернистой структуры, на поверхности которого часто образуется степной войлок. Переходный горизонт АВса мощностью около 20 см более бурый, неравномерно прогумусированный, несколько уплотненный, комковатой структуры. Мощность А+АВса составляет 40–50 см. Ниже располагается карбонатный горизонт Bcа, наиболее плотный, призмовидно-комковатый, с выделениями карбонатов в виде белоглазки. С глубины 120–150 см следует гипсовый горизонт Bcs рыхлее и влажнее предыдущего с многочисленными новообразованиями гипса, постепенно переходящий в почвообразующую породу Ccs, содержащую гипс, а иногда и легкорастворимые соли. Вскипание обычно начинается в нижней части горизонта А или в горизонте АВса.

Каштановые почвы отличаются от темно-каштановых меньшей мощностью гумусовых горизонтов (А около 20 см, А+АВса 30–40 см), склонностью к уплотнению и образованию ореховато-призмовидной структуры в горизонтах АВса и Вса и более высоким положением в профиле выделений гипса.

Основные почвообразовательные процессы

• Гумусово-аккумулятивный процесс
• Элювиально-иллювиальное перераспределение карбонатов

Хозяйственное использование

Каштановые и темно-каштановые почвы потенциально плодородны. Возможно успешное выращивание широкого спектра культур: зерновых (пшеница, кукуруза, ячмень), технических, овощных, плодовых при условии проведения комплекса мероприятий по влагонакоплению. Необходима также охрана почв от водной и ветровой эрозии, вторичного засоления, внесение минеральных и органических удобрений.

Аналитическая характеристика темно-каштановой почвы [198]

Свойства

Темно-каштановые почвы глинистого, тяжело- и среднесуглинистого гранулометрического состава, в верхнем горизонте (0–15 см) содержат гумуса от 3–4% (пахотные) до 5% (целинные), а собственно каштановые — от 2–3% до 4% соответственно. В легкосуглинистых и супесчаных почвах содержание гумуса снижается. В составе гумуса количество гуминовых кислот и фульвокислот примерно одинаково: С_гк/С_фк — в верхних горизонтах и менее 1 в подгумусовом горизонте. Сумма обменных оснований равна 20–30 ммоль(экв.)/100 г почвы. Реакция почвенного раствора нейтральная или слабощелочная в верхних горизонтах (рН 7,2–7,5) и щелочная в нижних. Почвенный профиль не дифференцирован по распределению илистой фракции и валовому содержанию Si0₂ и R₂O₃.

Е.П. Быкова, И.С. Урусевская

Микроморфологическая характеристика

А(са) Горизонт содержит большое количество тонкодисперсного и сгусткового темно-бурого и бурого гумуса. Характерны высокая агрегированность и копрогенность с преобладанием межагрегатных и биогенных пор. Плазма глинисто-гумусовая с чешуйчатой оптической ориентацией. Из растительных остатков преобладают бурые полуразложившиеся формы (в темно-каштановых почвах их значительно больше). Карбонатность горизонта проявляется зонально.

АВса Характеризуется снижением гумусированности и степени агрегированности, упрощением строения микроагрегатов, снижением растительных остатков. В темно-каштановых почвах увеличивается доля копролитов из материала разных горизонтов и биогенных пор. Оптически ориентированная глина имеет чешуйчатое или волокнистое микростроение.

Вса Материал агрегирован слабо, копролиты расположены в зонах, прилегающих к порам. Состав плазмы карбонатно-глинистый с низкой оптической ориентацией. Микрозоны гумусированной плазмы приурочены к крупным растительным остаткам. Преобладают трещины и биогенные поры. Вниз по профилю резко увеличивается степень окарбоначенности плазмы, появляются обширные зоны с преобладанием микрокристаллического кальцита. Растительные остатки приурочены к крупным порам.

C(сs) Глинисто-карбонатный материал с массивной структурой, с каналами, трещинами и вагами. Микрокристаллический кальцит равномерно распределен в материале основы. В темно-каштановых почвах встречаются стяжения криптокристаллического кальцита. Плазма с кристаллитовой оптической ориентацией. Преобладают поры-трещины. Характерны отдельные крупные кристаллы гипса в основной массе и некоторых порах [46, 284].

В.М. Колесникова, М.П. Лебедева-Верба

Гель-хроматограмма гуминовых веществ

Замедление процесса трансформации растительных остатков в каштановых почвах по сравнению с черноземами отражается на молекулярно-массовом распределении системы гуминовых кислот каштановых почв. Увеличивается вклад высокомолекулярных фракций протогуминовых веществ, доля «зрелых» гуминовых кислот с высоким содержанием углерода (до 56%) и значительным содержанием ароматических фрагментов в составе молекул остается по-прежнему высокой, но размеры молекул в этой фракции снижаются. В составе молекул гуминовых кислот практически отсутствуют алифатические фрагменты полисахаридов и белков, источником которых являются органические остатки.

В.В. Демин, Ю.А. Завгородняя

Каштановые и темно-каштановые мицелярно-карбонатные почвы

Условия формирования

Каштановые и темно-каштановые мицелярно-карбонатные почвы распространены в зоне сухой степи в Восточном Предкавказье на восточных склонах Ставропольского плато. Они формируются на лёссовидных суглинках под дерновинно-злаковыми сухими степями в условиях семиаридного климата.

Морфологическое строение профиля

О — Av — А(са) — АВса — Вса — Ссs

Профиль темно-каштановой мицелярно-карбонатной почвы состоит из гумусового горизонта А мощностью 20–30 см буровато-темно-серого или серо-коричневого цвета, порошисто-комковатой структуры, постепенно переходящего в темно-бурый, комковатый горизонт АВса, пронизанный мицелярными формами карбонатных новообразований (плесневидные налеты, жилки, паутинка), в котором наблюдается вскипание. Мощность А+АВса 50–65 см. Ниже залегает карбонатный горизонт Вса с обильными выделениями карбонатов в виде белоглазки с глубины 60–70 см, постепенно переходящий в почвообразующую породу с выделениями гипса с глубины 150–200 см.

Каштановые мицелярно-карбонатные почвы отличаются от темно-каштановых меньшей мощностью гумусовых горизонтов (А около 20 см, А+АВса 35–50 см), более высоким расположением в профиле белоглазки (с 50–60 см) и выделений гипса (со 130–150 см). Вскипание начинается с поверхности или с глубины 30–50 см. Каштановые и темно-каштановые мицелярно-карбонатные почвы характеризуются сильной зоогенной перерытостью (червями, насекомыми, землероями).

Основные почвообразовательные процессы

• Гумусово-аккумулятивный процесс
• Элювиально-иллювиальное перераспределение карбонатов

Свойства

Содержание гумуса в темно-каштановых мицелярно-карбонатных почвах в горизонте А 3–4% с плавным падением по профилю (на глубине 50 см содержится еще 1,5–2% гумуса). Емкость обмена 25–30 ммоль(экв.)/100 г почвы. Реакция нейтральная или слабощелочная в верхних горизонтах и щелочная в нижних. В горизонте Аса каштановых мицелярно-карбонатных почв содержание гумуса ниже (2,8–3,4%) и падает на глубине 50 см (до 1%). В горизонте Вса часто обнаруживается увеличение содержания илистой фракции.

Е.П. Быкова, И.С. Урусевская

• Каштановые и темно-каштановые почвы, масштаб 1:60 000 000
• Каштановые и темно-каштановые мицелярно-карбонатные почвы, масштаб 1:60 000 000

Источник