Щелочная реакция характерна для почв

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.

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

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