Меню

Состав обменных катионов имеют каштановые почвы

Катионообменная способность почв:

физико-химические свойства, которые так важно знать

П рактически все аграрии, которые активно развиваются и берут пример с зарубежных коллег, уже давно используют агрохимический анализ почв как инструмент успешного сельхозпроизводства. Не секрет, что зная основные показатели плодородия почвы намного проще подобрать методы ее обработки, подходящие культуры, а иногда и сорта, нормы и тип минеральных удобрений, а также период их внесения. От некоторых параметров почвы зависят также нормы пестицидов (почвенных гербицидов и др.), поэтому о важности обследования почв не стоит много говорить.

Параллельно с развитием сельхозпроизводства активно развиваются и компании, которые предоставляют фермеру услуги консалтинга. На рынке предлагается спутниковый мониторинг, автоматический отбор образцов почв, их агрохимический анализ в разных странах, рекомендации по питанию растений и многое другое, что поможет действовать в нужное время и в нужном направлении, обеспечивая высокий урожай качественной продукции.

Кроме основных показателей плодородия почвы, таких как: гранулометрический состав, кислотность, содержание органического вещества, азота, фосфора, калия и микроэлементов, аграриям часто предлагают «проверить» почвы на такие малоизвестные параметры, как, например, катионообменная способность. Что значит этот термин, насколько он важен в производстве?

Материальным носителем катионообменной способности почв является почвенный поглощающий комплекс (ППК), который представляет собой совокупность минеральных, органических и органоминеральных коллоидных компонентов твердой фазы почвы, наделенных ионообменной способностью.

По К.К. Гедройцу катионы, содержащиеся в ГВК и способные к обменным реакциям с катионами почвенного раствора, называются поглощенными или обменными. К обменным катионам почвы относятся: Ca2+, Mg2+, K+, Na+, H+, Al3+ и др.

Реакция обмена между поглощенными катионами и катионами почвенного раствора происходит по схеме:

От состава обменных катионов зависит ряд агрономически важных свойств почвы: пептизированность и агрегатность, характер и степень закрепления органического вещества твердой фазой, образование органоминеральных соединений, кислотно-щелочной и другие виды буферности, устойчивость почв к действию кислых осадков и другие.

Обменные катионы являются источником питательных веществ для растений. Почвы, насыщенные кальцием, имеют реакцию, близкую к нейтральной, повышенную буферную способность против подкисления, их коллоиды образуют устойчивые непептизированные в воде гели, способствуют образованию агрономически ценной водоупорной структуры. Они приобретают хорошие водно-физические, физико-механические и технологические свойства, легко поддаются обработке.

В почвах, где в составе обменных катионов много обменного натрия, отмечается щелочная реакция, тонкодисперсные коллоиды не образовывают агрономически ценных водоупорных агрегатов, увеличивается склонность к набуханию и прилипанию, ухудшаются водные свойства. Такие почвы во влажном состоянии образуют почвенную корку и очень плотные, почти непроницаемы для воздуха глыбы, трудно обрабатываются. Почвы, содержащие большое количество обменных водорода и алюминия, имеют кислую реакцию, содержат мало органического вещества, преимущественно слабо- или бесструктурные, плохо обеспечены элементами питания.

Каждой почве свойственны определенные обменные катионы. Например, среди обменных катионов черноземов и каштановых почв преобладают Ca2+ и Mg2+; дерново-подзолистых – Н+ и Al3+; солонцах – Na+; болотных – Fe3+. В каждом из упомянутых грунтовых отличий наряду с основными содержатся и другие катионы. Например, в черноземах – К+, Na+, Н+; дерново-подзолистых почвах – Ca2+, Mg2+; солонцах – Ca2+, Mg2+ и другие.

Важным показателем почвенно-поглощающего комплекса и почвы в целом является емкость катионного обмена, которая характеризуется общей суммой поглощенных катионов, способных к обменным реакциям. Этот показатель отражает размер поглощающей способности почвы. Измеряется в мг-экв на 100 г почвы.

Читайте также:  Азотистое удобрение для орхидей

В почвах величина ЕКО колеблется в зависимости от типа почвы, ее минералогического и гранулометрического состава, наличия органического вещества, реакции среды и других факторов. Для подавляющего большинства почв величина ЕКО возрастает при повышении рН почвенной среды. В разных почвах величина ЕКО меняется в широких пределах – от 1-10 мг-экв в дерново-подзолистых песчаных почвах до 50-60 мг-экв в черноземах тяжелосуглинистых и глинистых, а в торфяных горизонтах болотных почв величина ее достигает 100-200 мг-экв на 100 г почвы.

Очень важным является соотношение в ППК между обменными катионами Н+ и Al3+ и Ca2+, Mg2+, К+, Na+. Первые характеризуют потенциальную кислотность почвы, а вторые – сумму поглощенных оснований.

Группировка почв по сумме поглощенных оснований

Сумма поглощенных оснований Содержание обменных

Ca 2+ , Mg 2+ , К + , Na + ,

мг­экв на 100 г очень низкая

очень высокая 30,0

Итак, размер ЕКО зависит от гранулометрического, минералогического состава почвы, содержания в нем органического вещества, реакции среды.

Емкость катионного обмена веществ в почве изменяется в очень широких пределах в зависимости от типа почвы и даже генетического горизонта. В гумусных слоях почвы ЕКО в большей степени связана с органическими веществами. Емкость органической части почвы в 10-30 раз выше ЕКО минеральной части. С емкостью катионного обмена связана устойчивость почв к антропогенному воздействию химического загрязнения.

Исходя из вышесказанного, емкость катионного обмена – важный параметр почвенного плодородия, который очень важно измерять. При этом, следует помнить, что существенную разницу на одном поле, где не представлены разные типы почв мы, скорее всего, не увидим.

Источник

Состав обменных катионов

Состав обменных катионов зависит от типа почв. Он опре­деляет физико-химические и химические свойства, например, реакцию среды, подвижность соединений в профиле почвы, степень дисперсности, и имеет важное значение для плодоро­дия почвы.

В зависимости от состава поглощенных оснований все почвы К.К. Гедройц предложил разделить на две группы:

1 – насыщенные основаниями — много Са и Мg в ППК;

2 – не насыщенные основаниями — много Н+ в ППК.

Степень насыщенности почвы основаниями рассчитывают по гидролитической кислотности и сумме поглощенных осно­ваний (Са, Мg), выражают в % :

где S — сумма обменных оснований, мг-экв на 100 г почвы; Нг — гидролитическая кислотность, мг·экв на 100 г почвы.

Как видно из табл. 19, степень насыщенности основаниями показывает, какая часть емкости обменного поглощения ка­тионов приходится на Са, Мg. V — изменяется в почвах от 5-20 до 100%.

Почвы, насыщенные основаниями, не содержат в ППК Н+ и А13+, характеризуются нейтральной или щелочной реак­цией среды, так как основную массу поглощенных катионов составляют Са2+ и Мg2+. Для этих почв характерна высокая емкость обменного поглощения катионов — до 500 мг·экв на 100 г почвы. Они отличаются хорошей в агрономическом пла­не структурой и благоприятными водно-физическими свойст­вами для роста и развития растений (табл. 18).

Состав обменных катионов в почвах СССР (Н.И. Горбунов); мг·экв на 100 г почвы

Емкость
поглощения E,

Не насыщенные основаниями почвы в основном содержат в ППК водород и алюминий и имеют кислую реакцию среды, низкую емкость поглощения (около 20-30 мг·экв на 100г). Эти почвы отличаются плохой структурностью и неблагопри­ятными водно-физическими свойствами, например, подзоли­стая почва. Почвы, в составе ППК которых отмечается боль­шое количество натрия, также имеют неблагоприятные водно-физические свойства, щелочную реакцию среды.

Гумусовые и минеральные вещества диспергируют под действием высокого содержания натрия и вымываются в ни­жележащие горизонты. При этом солонцовые почвы характеризуются неблагоприятной в агрономическом отношении структурой, плохими механическими, физико-химическими и водно-физическими свойствами. В сухом состоянии верхние горизонты этих почв пылят, а аллювиальные горизонты отли­чаются большей прочностью. Таким образом, состав обмен­ных катионов имеет очень важное значение при формирова­нии агрономических свойств почвы и в значительной степени определяет ее плодородие. Существуют надежные способы регулирования состава обменных оснований. Для кислых почв необходимо известкование, т.е. внесение извести. При этом Са извести замещает водород из состава ППК:

[ППК] + СаСОз →[ППК] Са + Н2СО3

Для регулирования состава обменных катионов в солон­цах применяют внесение гипса:

[ППК] + СаSО4 →[ППК] Са + Nа2SО4

Источник

Состав обменных катионов различных типов почв

Различные почвы существенно отличаются друг от друга по составу катионов, находящихся в обменном состоянии, что видно из ниже приведенной таблицы 1.

Таблица 1 — Состав обменных катионов и емкость обмена катионов некоторых почв (мг-экв на 100 г почвы)

Почва Глубина, см Обменные катионы Емкость поглощения
Ca ++ Mg ++ Na + H + +Al +++
Сильно подзолистая, глинистая 2-5 5-30 30-40 60-70 13,9 2,6 7,8 11,2 1,1 1,7 3,1 3,3 — — — — 14,1 8,7 12,7 10,2 19,1 13,0 23,6 24,7
Чернозем мощный 0-10 20-30 60-70 39,1 34,6 27,2 6,0 3,4 2,7 — — — — — — 45,1 38,0 29,9
Солонец средний 0-12 13-27 56-70 19,9 24,3 16,3 5,8 6,7 6,8 1,3 5,5 6,4 — — — 27,0 36,5 29,5

Помимо указанных в таблице, в составе ППК находятся практически все катионы, необходимые для питания растений: К, NH4, микроэлементы, но их доля в сумме обменных катионов невелика, порядка нескольких процентов. Состав обменных катионов зависит от типа почвообразования, состава материнской породы, иногда от состава грунтовых вод, если последние залегают близко к поверхности. Различные типы почв характеризуются определённым составом обменных катионов и ёмкостью поглощения, которые отчётливо отражают сочетание факторов почвообразования. Для целинных почв эти показатели устойчивы и характерны для данного почвенного типа. Любое же агротехническое мероприятие длительно применяемое на данной почве, так или иначе изменяет состав обменных катионов, поскольку они являются самой подвижной частью твёрдых фаз, легче всего вступающей во взаимодействие с почвенным раствором. При этом в некоторых случаях возникающие изменения повышают плодородие почвы (накопление Са, удаление Na и т.д.), а иногда мы наблюдаем и отрицательное действие (потери Са, накопление Н + и т.д.).

Наилучшие условия для питания растений создаются при преобладании в составе ППК Са 2+ и катионов, необходимых для питания растений. Неблагоприятные условия возникают при наличии в ППК значительных количеств обменных Н + и Al +++ , а также Na + , часто в сочетании с повышенным содержанием Mg ++ и присутствием в почве свободных карбонатов, щелочных и щелочноземельных металлов. Ионы Н + и Al +++ частично переходя в почвенный раствор, могут создавать значительную кислотность. Ионы Al подкисляют почвенный раствор вследствие гидролиза солей алюминия

AlCl3 + 3H2O Al(OH)3 + 3HCl

Ионы натрия в поглощенном состоянии оказывают резко негативное влияние на физические и водно-физические свойства почв вследствие пептизации почвенных коллоидов. Повышенная щелочность, также как и повышенная кислотность, оказывает неблагоприятное влияние на состояние растений.

Таким образом, для агрономической характеристики почв и повышения их плодородия необходимо знать состав обменных катионов, оценивать значение почвенной кислотности и щелочности, находить эффективные приемы их устранения. В черноземных почвах в составе обменных катионов доминируют Са ++ и Mg ++ . У таких почв РН близкая к нейтральной, коллоиды находятся в состоянии геля (осадка), почвы хорошо оструктурены и обладают благоприятными физическими свойствами (черноземы, темно-каштановые, дерновые почвы).

В подзолистых почвах в ППК наряду с Са ++ и Mg ++ присутствуют катионы Н + и Al +++ , в этих почвах РН кислая, они имеют плохие физические свойства, коллоиды разрушаются, почвы плохо оструктуриваются.

В солонцах в составе обменных катионов наряду с Са ++ и Mg ++ много ионов Na + . Эти почвы имеют плохие физические свойства, уплотнены, РН – щелочная, у них плохая структура, слабая водопроницаемость.

Понятие о ёмкости поглощения (обмена) почвы.Сумма катионов, входящих в ППК и способных к обмену называется емкостью поглощения почвы (емкость обмена). Ее величина, выражаемая в м-экв на 100г почвы, является важным показателем, характеризующим количество коллоидов, их состав и поглотительную способность почвы. В легких почвах она равна 5-10, а в черноземах может достигать 50-70 м – экв на 100 г почвы. В профиле почвы величина емкости поглощения уменьшается параллельно снижению количества гумуса.

По составу обменных катионов почвы подразделяют на насыщенные и ненасыщенные основаниями.

К насыщенным основаниями относят почвы, в ППК которых преобладают ионы Са 2+ и Mg 2+ и отсутствуют ионы Н + и Al 3+ . Такие почвы обладают водопрочной структурой, имеют слабокислую или нейтральную среду и благоприятные водно-физические свойства (черноземы, каштановые почвы). К ненасыщенным основаниями относят почвы, которые в поглощаемом состоянии наряду с ионами Са 2+ и Mg 2+ содержат ионы Н + и Al +++ . Структура таких почв неводопрочная, они склонны к заплыванию и образованию почвенной корки, обладают кислотностью (подзолистые, красноземы).

Доля участия в ППК поглощенных Н + и Al +++ определяет степень насыщенности почв основаниями.

Степень насыщенности почв основаниями – это количество поглощенных оснований (S), выраженное в % от емкости поглощения (Е), вычисляемая по формуле:

или

где Е- емкость поглощения, у кислых почв она равна S+Hгк.

Степень насыщенности основаниями показывает, какая часть от емкости поглощения приходится на обменные основания, и в различных типах почв колеблется от 5 до 100%, и позволяет в определенной степени судить о нуждаемости почв в известковании.

Источник

➤ Adblock
detector