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
Емкость катионного поглощения. Состав поглощенных катионов в различных видах почв. Влияние поглощенных катионов на свойства почвы.
Ёмкостью катионного обмена (ЕКО) называется общее количество катионов, которое может быть вытеснено из почвы. ЕКО характеризует физико-химическую поглотительную способность почв и зависит от минерального и гранулометрического состава почв, а также от содержания в них гумуса. Емкость поглощения колеблется в широких пределах: она выше в суглинистых почвах, чем в песчаных, и выше в черноземах, чем в дерново- подзолистых. Органическая часть почвы обладает более высокой поглотительной способностью, чем минеральная. Поэтому несмотря на то, что в составе мелкодисперсной фракции преобладают минеральные коллоиды, ЕКО тем выше, чем больше в почве гумуса, а увеличение гумусированности почвы не влияет на емкость поглощения минеральной части. ЕКО возрастает также в условиях нейтральной и щелочной реакции, когда сильнее проявляется отрицательный заряд ацидоидов и может меняться в зависимости от энергии катиона вытеснителя. Различные почвы отличаются не только по ЕКО, но и по составу поглощенных катионов. Он разнообразен: все почвы содержат в поглощенном состоянии почти все катионы, среди них больше катионов кальция, магния, калия, аммония, присутствуют микроэлементы, катионы водорода и алюминия. Общее содержание поглощенных катионов оснований называют суммой обменных оснований. На их долю в черноземах приходится до 80—90%; в дерново-подзолистых почвах и красноземах иногда 50% и более от ЕКО приходится на ионы водорода и алюминия. В солонцах и солончаках наряду с кальцием и магнием в поглощенном состоянии присутствует натрий. Сумма обменных оснований (S), выраженная в процентах от общей емкости катионного обмена (ЕКО), называется степенью насыщенности основаниями (V). По этому показателю почвы делятся нанасыщенные (V > 80%) и ненасыщенные (V 50—70%) основаниями. Наилучшие условия для растений создаются при V в пределах 80—90% от ЕКО. При этом важны уровни насыщения ППК отдельными обменными катионами, особенно кальцием, магнием и калием. Уровни определяются так же, как и степень насыщенности основаниями. Буферность почвы — способность почвы противостоять резкому изменению концентрации веществ в почвенном растворе путём протекающих обменных реакций в сторону кислого или щелочного интервала. Она определяется находящимися в почвенном растворе угольной кислотой и ее солями, органическими кислотами и их солями. Среди этих свойств главные: количество и состав почвенных коллоидов, состав обменных катионов и емкость поглощения. Выше емкость — выше буферность — больше органического вещества в растворе.
В обогащенных гумусом горизонтах почв величина ЕКО обусловлена в значительной мере органическими веществами. По данным М.А. Винокурова, емкость органической части почвы в 10—30 раз превышает ЕКО минеральной части, и при содержании гумуса около 5—6 % на его долю приходится 30—60 % ЕКО.
Состав поглощенных катионов в разных почвах различен и зависит от типа почвообразования, состава материнских пород и состава грунтовых вод. Наиболее распространенными во всех почвах являются кальций, магний, водород, алюминий, калий, натрий, аммоний.Подзолистые и дерново-подзолистые почвы содержат кальций, магний, водород и алюминий. Водород и алюминий приводят к кислой реакции среды.В черноземах преобладают кальций и магний, причем кальция больше, чем магния. Одновалентных катионов (натрий, калий, водород и аммоний) в поглощенном состоянии содержат мало. Емкость поглощения высокая.Каштановыесодержат меньше гумуса, чем черноземы и меньшую Е. Основные катионы – кальций, магний и натрий (до 3 %).Солонцы – кальций, магний, натрий (более 20 %). Благодаря натрию в почве коллоиды имеют высокий потенциал, при котором гели переходят в золи.Сероземы имеют низкую Е, в составе ППК преобладают кальций, магний; содержание калия и натрия не превышает 10-15 % от Е.Красноземы – почвы влажных субтропиков. Это кислые почвы. В составе ППК преобладают водород и алюминий (до 70 – 80 % от Е) и немного кальция и магния.Болотные почвы – содержат кальций, магний, водород, алюминий и аммоний в большом количестве.
Дата добавления: 2018-08-06 ; просмотров: 1107 ; Мы поможем в написании вашей работы!
Источник
Экология СПРАВОЧНИК
Информация
Емкость поглощения и состав поглощенных катионов в разных почвах
Емкость поглощения зависит также от минералогического состава мелкодисперсной фракции почвы и связанного с ним строения адсорбирующих частиц. Чем больше в минеральной части почвы минералов монтморил-лонитовой группы, тем выше емкость поглощения. При большом количестве минералов типа каолинита она значительно меньше.[ . ]
Величина емкости поглощения в значительной степени зависит и от содержания в почве гумуса. Гумусовые вещества обладают более высокой поглотительной способностью, чем глинные минералы. Так, у гуминовых кислот, выделенных из разных почв, емкость поглощения катионов (при pH 7) достигает 350—480 мг-экв. на 100 г (у монтмориллонита 80—100, у каолинита 5—15 мг-экв. на 100 г минерала). Поэтому органическое вещество играет важную роль в обменном поглощении катионов в почвах. Несмотря на то что в составе мелкодисперсной фракции преобладают минеральные коллоиды, органическое вещество в общей поглотительной способности почвы нередко играет почти такую же роль, как и минеральная часть, а в некоторых почвах даже значительно большую (табл. 20).[ . ]
Чем выше содержание гумуса в почве, тем больше емкость поглощения катионов. У более богатых гумусом черноземов она значительно выше по сравнению с дерново-подзолистыми почвами. Верхние горизонты почвы, содержащие больше органического вещества, обладают и более высокой емкостью поглощения, чем нижние горизонты.[ . ]
В богатых гумусом черноземах емкость поглощения катионов в большей степени обусловлена их органической частью, тогда как в дерново-подзолистых почвах — в основном минеральной.[ . ]
Емкость поглощения катионов зависит также от реакции почвы и соотношения в ней отрицательно заряженных коллоидов (ацидоидов) к амфо-терным коллоидам (амфолитоидам).[ . ]
Емкость поглощения катионов у разных почв различна (табл. 21) в зависимости от общего содержания мелкодисперсной коллоидной фракции, количества и состава органического вещества, химического и минералогического состава минеральных коллоидных частиц и реакции почвенного раствора.[ . ]
Более высокую емкость поглощения имеют богатые гумусом черноземы, особенно мощные. В почвах, расположенных к северу и югу от мощного чернозема, количество гумуса и емкость поглощения уменьшаются. Минеральных коллоидных и илистых частиц больше всего содержится в выщелоченном черноземе, поэтому, несмотря на вдвое меньшее количество гумуса, емкость поглощения этой почвы немного меньше, чем мощного чернозема.[ . ]
Высокая емкость поглощения черноземов обусловлена повышенным содержанием органических и минеральных коллоидных частиц, преобладанием среди минеральных коллоидов глинистых минералов монтмориллони-товой группы, а также нейтральной или слабощелочной реакцией. У дерно-во-подзолистых почв емкость поглощения значительно ниже. Это связано с меньшим содержанием органического вещества и с повышенным количеством в мелкодисперсной фракции свободных полуторных окислов, а также с кислой реакцией. Наименьшая емкость поглощения у супесчаных и песчаных почв (5—7 мг-экв. на 100 г) объясняется очень малым содержанием в них мелкодисперсных органических и минеральных частиц.[ . ]
Состав поглощенных катионов оказывает большое влияние на физические и химические свойства почвы, на условия роста сельскохозяйственных культур и действие удобрений. От состава поглощенных катионов в значительной степени зависит состав почвенного раствора. При взаимодействии с почвенным раствором поглощенные почвой катионы вытесняются в раствор (в обмен на катионы растворимых солей). Если почва содержит в поглощенном состоянии много кальция, то при внесении растворимых удобрений (ГШ4]МОз, КС1 и др.) в почвенный раствор будет вытесняться преимущественно кальций, а если поглощенного кальция мало и в поглощенном состоя-нии находится много ионов алюминия и водорода, то при внесении удобрений в почвенный раствор будут вытесняться алюминий и водород, что вызывает его подкисление.[ . ]
С повышением кислотности среды коагулирующее действие катионов повышается, а при щелочной реакции значительно ослабевает. Коагулирующее действие одновалентных катионов оказывается слабее стабилизирующего влияния ОН-ионов, и поэтому при щелочной реакции эти катионы не могут вызвать коагуляцию почвенных коллоидов.[ . ]
Источник