Способность почвы противостоять резким изменениям реакции почвенного раствора

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

Способность почвы противостоять резким изменениям реакции почвенного раствора

Реакция почвы играет большую роль. Большинство растений требуют нейтральной, слабокислой, слабощелочной среды и необходимо создавать эти условия.

Кислотность — способность почвы подкислять воду и растворы нейтральных солей.

Различают две формы кислотности: активную и потенциальную.

Активной кислотностью называют кислотность почвенного раствора. Реакция почвенного раствора определяется концентрацией находящихся в нем ионов водорода Н + и гидроксила ОН — . При электролитической диссоциации воды образуются равное количество ионов Н + и ОН — . При этом концентрация Н + в чистой воде, имеющей нейтральную реакцию, равна 10 -7 г на 1 л. воды.

Если в воде растворена кислота, то количество ионов водорода в растворе увеличивается. Чтобы упростить обозначение концентрации ионов водорода, её выражают символом рН, представляющим собой отрицательный логарифм концентрации ионов водорода.

Источники кислотности почвенного раствора:

1. органические и минеральные кислоты, образующиеся в результате жизнедеятельности микроорганизмов и растений и их разложения после отмирания: щавелевая, молочная, яблочная, азотная, серная и др. Сильные кислоты в почве встречаются редко, т.к. происходит обмен с катионами почвенных коллоидов, и образуются соли кальция, магния и др. катионов. Слабые органические кислоты как малодиссоциирующие в какой-то степени остаются свободными, но их количество в почве незначительно. В большем количестве в почвенном растворе присутствует угольная кислота — продукт дыхания, окислительных процессов живых организмов почвы и от нее (угольной кислоты) в значительной степени зависит кислотность почвенного раствора.
2. Важный источник кислотности почвенного раствора — фульвокислоты, образующиеся в результате разложения органических остатков.
3. На пашне эффективный источник кислотности — физиологически кислые минеральные удобрения — KСl, (NH₄)₂SO₄ и др. Выражают активную кислотность двумя способами: в мг.экв Н, определяемого методом титрования водной вытяжки или непосредственно почвенного раствора; величиной рН, которую определяют в водной вытяжке или непосредственно в почвенном растворе (записывают как рН_вод).

Потенциальной кислотностью называют кислотность почвы, проявляющуюся при взаимодействии её с растворами нейтральных и гидролитически щелочных солей. Эта форма отражает кислотность твердой фазы почвы и обусловлена ионами Н + и Al 3+ , находящимися в поглощенном состоянии в почвенном поглощающем комплексе. При взаимодействии с почвой, насыщенной основаниями, водород низкомолекулярных органических кислот (например, фульвокислот) внедряется в диффузный слой коллоидов по схеме: [ППК — ]Ca 2+ + R(COOH)₂ = [ППК — ]2H + +R(COO)₂Ca; [ППК — ]Ca 2+ + H₂CO₃ = [ППК — ] 2H + +CaCO₃

Источники обменного алюминия — алюминий глинистых минералов и несиликатных форм оксидов алюминия, которые разрушаются фульвокислотами и органическими кислотами, а алюминий при этом внедряется в диффузный слой почвенных коллоидов.

Существует две формы потенциальной кислотности:

Обменная кислотность — кислотность, образующаяся при обработке почвы раствором нейтральной соли (КCl, NaCl, BaCl₂). Схема вытеснения обменного водорода и образования кислоты может быть представлена следующим уравнением: [ППК — ]4H + + 2KCl= [ППК — ] 2K _2H+ + +2HCl Образование кислоты при вытеснении хлористым калием обменного алюминия идет несколько иным путем. Алюминий, вытесняясь калием, образует при взаимодействии с хлором АlCl₃: [ППК — ]2Al +3 + 3KCl = [ППК — ] 3K+ _Al3+ + AlCl₃

Последний, подвергаясь гидролизу, образует НСl и гидроокись алюминия.

Гидролитическая кислотность — кислотность раствора, создающаяся при взаимодействии почвы с раствором гидролитически щелочной соли (т.е. соли сильного основания и слабой кислоты). Чаще всего при определении гидролитической кислотности пользуются 1н. раствором CH₃COONa. Вытеснение обменного водорода и образование кислоты при этом можно представить следующим образом: [ППК — ]3H + + 3CH₃COONa = [ППК — ]3Na + + 3CH₃COOH.

При наличии в поглощающем комплексе Al 3+ , помимо CH₃COOH, образуется Al(OH)₃ по схеме:

[ППК — ]Al 3+ + 3CH₃COONa = [ППК — ] 3Na + +(CH₃COO)₃Al;

Гидролитическая кислотность больше обменной, так как при обработке почвы гидролитически щелочной солью происходит вытеснение практически всех обменных H + и AL 3+ , а не только наиболее активной их части. Таким образом, гидролитическая кислотность максимальная и представляет собой сумму всех форм кислотности.

Повышенная кислотность вызывает в почве ряд отрицательных явлений, прямо или косвенно влияющих на плодородие почв и жизнь растений. При кислой реакции минералы разрушаются, и в условиях промывного типа водного режима развивается подзолообразовательный процесс, который приводит к образованию почв с низким плодородием. Происходит разрушение структуры, что ухудшает водно-воздушный и питательный режимы.

Повышенная кислотность — отрицательное свойство, влияющее на целый ряд сторон жизни почвы и вызывающее неблагоприятные последствия.

Устранение избыточной кислотности почв. Для устранения избыточной кислотности почвы известкуют. H + Ca 2+ [ппк — ] H + + Ca (HCO₃)₂ = [ппк — ] H + 2H₂O + CO₂ H +

Бикарбонат кальция, образовавшийся при взаимодействии извести с угольной кислотой почвенного раствора, нейтрализует также фульвокислоты, низкомолекулярные органические вещества и минеральные кислоты, находящиеся в почвенном растворе.

Количество извести, которое необходимо внести в почву, зависит от степени кислотности и гранулометрического состава почвы и исчисляется тоннами на гектар.

Щелочностью почвы называют способность ее подщелачивать воду и растворы нейтральных солей. Различают щелочность активную и потенциальную. Активная щелочность обусловлена наличием в почвенном растворе гидролитически щелочных солей — Na₂CO₃, NaHCO₃.

Потенциальной называют щелочность, которая обнаруживается в почвах, содержащих обменный натрий. При взаимодействии такой почвы с угольной кислотой, содержащейся в почвенном растворе, происходит реакция замещения, в результате чего накапливается сода, а раствор подщелачивается:

К почвам с щелочной реакцией относят те, у которых рН водной вытяжки превышает 7,0. В зависимости от конкретной величины рН водной вытяжки почвы подразделяют на слабощелочные (рН 7,1-7,5), щелочные (рН 7,6-8,5) и сильнощелочные (рН>8,5).

_{Повышенная щелочность приводит к разрушению коллоидной части почвы, её структуры и ухудшению физических свойств, водно-воздушного и питательных режимов. Для ликвидации щелочности почвы гипсуют.}

_{Буферность почв — способность почвы противостоять резкому сдвигу (смещению) реакции почвенного раствора под воздействием кислых или щелочных солей. Значение буферности заключается в том, что она предотвращает резкие сдвиги реакции при внесении физиологически кислых или щелочных минеральных удобрений. Увеличить буферность можно, увеличивая содержание в почве гумуса, систематически внося органические удобрения.}

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