Сельское хозяйство | UniversityAgro.ru
Агрономия, земледелие, сельское хозяйство
Home » Агрохимия » Степень насыщенности основаниями и буферность почвы
Популярные статьи
Степень насыщенности основаниями и буферность почвы
Степень насыщенности оснований (V) — сумма поглощенных оснований, выраженная в процентах от емкости катионного обмена (T).
Емкость катионного обмена равна сумме поглощенных катионов (S), таких как, Са 2+ , Мg 2+ , К + , NН4 + и других, и катионов Н + , Аl 3+ , Fе 3+ , Мn 2+ , обусловливающих гидролитическую кислотность (Н), равна (в мг-экв/100 г почвы):
Степень насыщенности оснований определяют по формуле:
Степень насыщенности почвы основаниями — показатель нуждаемости почв в известковании. Чем он ниже, тем выше необходимость внесения извести. Так, при одинаковых гидролитических кислотностях (Н) двух почв, например, 5 мг-экв/100 г почвы, но разных ЕКО (T), например, первой — 10 мг-экв/100 г, второй 20 мг-экв/100 г, степень насыщенности основаниями (V) в первом случае составит 50%, второй — 75%. Таким образом, при равной величине гидролитической кислотности первая почва кислее, так как 50% емкости катионного обмена приходится на подкисляющие катионы и она в большей степени нуждается в замене их на основания. При равных ЕКО в первую очередь в известковании будет нуждаться почва с большей величиной гидролитической кислотности.
Буферность почвы
Буферность почвы — способность противостоять изменению реакции среды. Буферность характеризуется величиной емкости катионного поглощения (T), составом поглощенных катионов и катионо-анионным составом почвенного раствора. Показатель используется для расчета оптимальных доз, форм, сроков и способов внесения удобрений и мелиорантов под сельскохозяйственные культуры. Чем выше значение ЕКО, тем выше буферность почвы.
Буферные свойства против кислотности возрастают с ростом насыщенности почв основаниями и с переходом от нейтральной к щелочной реакции среды. При появлении в почве ионов водорода, например, в результате нитрификации или физиологической кислотности NH4NO3, они обмениваются с катионами ППК, в результате образуется нейтральная соль и реакция раствора не меняется:
Буферные свойства против подщелачивания увеличиваются на нейтральных почвах с ростом гидролитической кислотности, с уменьшением степени насыщенности основаниями и с переходом от нейтральных к кислым почвам. При появлении в таких почвах гидроксид-ионов, например, Са(ОН)2 в результате внесения физиологически щелочного Са(NO3)2, катион кальция вытесняется из ППК эквивалентное количество ионов водорода, в результате образуется вода и реакция раствора не меняется:
Под действием подкисляющих и подщелачивающих факторов реакция почвенного раствора может изменяться, однако скорость изменений в почвах с низкой ЕКО, таких как, песчаные, супесчаные подзолы, гораздо выше, чем в высокоемких, например, суглинистых черноземах.
В почвенном растворе буферность создается присутствующими слабыми органическими и минеральными кислотами и их солями:
Буферность почв проявляется также в устойчивости к временному изменению концентрации почвенного раствора, вызванному недостатком влаги, неравномерным или периодическим внесением удобрений и мелиорантов. Почвы с высокой буферностью, ЕКО и разнообразным составом поглощенных ионов легко удерживают в поглощенном состоянии максимально допустимые разовые дозы мелиорантов и удобрений без значительного повышения концентрации почвенного раствора.
Малобуферные, малоемкие почвы не могут без увеличения концентрации почвенного раствора и роста потерь элементов от вымывания удерживать большие разовые дозы мелиорантов и удобрений, поэтому на таких почвах удобрения вносят дробно.
Применение органических и минеральных удобрений в сочетании с периодическим внесением мелиорантов позволяет повысить ЕКО, регулировать состав поглощенных катионов, повысить буферность почв.
Источник
Емкость поглощения, насыщенность и буферность почвы
Ёмкостью поглощения или емкостью катионного обмена (ЕКО) называется общее количество катионов, которое может быть вытеснено из почвы. Выражается в мг-эквивалент на 100 г 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. 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 (кроме Н+ и А13+) 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), которую определяют по формуле V= S+ ЕКО х 100%. По этому показателю почвы делятся на насыщенные (V > 80%) и ненасыщенные (V 50—70%) основаниями. Наилучшие условия для растений создаются при V в пределах 80—90% от ЕКО. При этом, однако, важны уровни насыщения ППК отдельными обменными катионами, особенно кальцием, магнием и калием. Уровни определяются так же, как и степень насыщенности основаниями. Реакция почвенного раствора зависит не только от размеров обменной и гидролитической кислотности, но и от степени насыщенности почвы основаниями. Степень насыщенности показывает, какая часть общей емкости приходится на поглощенные основания и какая — на гидролитическую кислотность. Величина степени насыщенности основаниями — важный показатель для характеристики поглотительной способности и степени кислотности почвы.
Буферность почвы — способность почвы противостоять резкому изменению концентрации веществ в почвенном растворе путём протекающих обменных реакций в сторону кислого или щелочного интервала. Буферная способность зависит не только от состава почвенного раствора, но и от свойств твердой фазы почвы. Роль буферности почвенного раствора в общей буферной способности почвы обычно невелика. Более сильным фактором буферного действия является твердая фаза почвы, главным образом ее коллоидная часть. Среди этих свойств главные: количество и состав почвенных коллоидов, состав обменных катионов и емкость поглощения. Выше емкость — выше буферность — больше органического вещества в растворе. Если в почве, насыщенной основаниями, появляется кислота, то ионы водорода кислоты обмениваются с катионами поглощающего комплекса (водород переходит в поглощенное состояние, а в растворе образуется нейтральная соль) и реакция почвенного раствора изменяется мало. Буферность почвы в целом зависит от буферных свойств ее твердой и жидкой фаз. Буферная способность почвенного раствора обусловливается содержащимися в ней слабыми кислотами и их солями. Слабые кислоты диссоциируют не полностью, поэтому в растворе значительная часть их будет находиться в виде недиссоциированных молекул и лишь небольшое количество будет диссоциировано.
Способность почвы противостоять изменению реакции почвенного раствора имеет большое значение при внесении минеральных удобрений. На почвах, обладающих низкой буферностью (песчаных и супесчаных, многих дерново-подзолистых, бедных гумусом), при внесении кислых удобрений возможны резкие сдвиги реакции, которые могут оказать неблагоприятное влияние на развитие растений и почвенных микроорганизмов. На тяжелых и богатых гумусом почвах, обладающих высокой емкостью поглощения и значительным буферным действием, реакция раствора смещается слабо даже при систематическом внесении высоких норм кислых или щелочных минеральных удобрений. Против подкисления раствора особенно устойчивы почвы с высокой степенью насыщенности основаниями, а против подщелачивания — почвы с низкой степенью насыщенности. Систематическое внесение органических удобрений в сочетании с известкованием повышает емкость поглощения и степень насыщенности почвы основаниями, а, следовательно, увеличивает и ее буферность.
При одной и той же величине гидролитической кислотности почвы в зависимости от емкости поглощения могут иметь разную степень кислотности, а при равной емкости поглощения их степень насыщенности основаниями и степень кислотности определяется величиной гидролитической кислотности. Степень насыщенности почв основаниями — важный показатель для правильной оценки степени кислотности почвы и нуждаемости в известковании.
Источник
Сумма обменных оснований, Степень насыщенности основаниями, Емкость катионного обмена, Буферность почвы
Реакция почвенного раствора зависит не только от размеров обменной и гидролитической кислотности, но и от степени насыщенности почвы основаниями. Сумма поглощенных оснований показывает общее содержание катионов оснований (Са +, Mg2+, К+, Na+, NH4 и т.д.) в почвенном поглощающем комплексе (ППК). При сопоставлении значений суммы поглощенных оснований и гидролитической кислотности можно сделать предположение о степени кислотности почв. Этот показатель необходим для расчета емкости катионного обмена и степени насыщенности почв основаниями. Сумму обменно-поглощенных катионов кальция, магния, калия и натрия называют суммой обменных оснований (S).
Глино-гумусовый комплекс может связывать как основания, полезные для питания растений (катионы Са2+, Mg2+, К+, Na), так и ионы Н+ и А13+. Степень насыщенности основаниями (V) вычисляется как отношение суммы обменных оснований к общей емкости катионного обмена, выраженное в процентах. В зависимости от соотношения почвы делят на насыщенные (V> 80%) и ненасыщенные (V=» 50-70%) основаниями.
Лучшими считаются почвы, насыщенные основаниями, например, черноземы с высоким содержанием Са2+ и Мg2+. Они имеют нейтральную или слабощелочную реакцию. В таких почвах органические и минеральные коллоиды сохраняются и накапливаются, что способствует увеличению общей емкости поглощения катионов.
Преобладающее содержание ионов Н+ и А13+ в почвенном поглощающем комплексе (ППК) обуславливает высокую кислотность почвы и со временем приводит к разрушению минералов. Емкость поглощения катионов уменьшается, ухудшается структура. В таких почвах создается неблагоприятный водно-воздушный режим, на поверхности постепенно образуется корка.
Определение степени насыщенности почвы основаниями позволяет более точно решить вопрос об очередности и необходимости известкования. Этот показатель характеризует относительное место гидролитической кислотности в ППК. Может быть так: два участка почвы имеют одинаковую гидролитическую кислотность, но степень насыщенности основаниями разная, тогда потребность, и очередность в известковании разные
Степень насыщенности основаниями используется при определении нуждаемости почв в известковании. При V более 80% известкование проводить не нужно, при V менее 50% — потребность в нем высокая, в промежутке — средняя и слабая.
Соотношение катионов калия, магния и кальция влияет на потенциальную структуру почвы. Кальций делает структуру почвы рыхлой; он удерживает частицы глины на расстоянии друг от друга и действует как связующее вещество между глиной и органическим веществом. Магний действует аналогичным образом, но не является связующим элементом между органическим веществом и песком или глинистыми частицами. Слишком большое количество калия и натрия приводит к поверхностному уплотнению почвы. Оптимальная структура это идеальный баланс ионов Ca, Mg и K, связанных с глиной и гумусом. Этот баланс определяет какое удобрение требуется для улучшения почвы. Например, если в почве превышено содержание кальция и не хватает магния, то для улучшения структуры почвы необходимо использовать удобрения, содержащие магний. Если же наоборот есть нехватка кальция и избыток магния, то желаемый результат даст применение известковых удобрений.
Меньшая доля катионов Ca+ и большая Mg+ не вызовет больших проблем напрямую. Магний удерживает частицы глины на расстоянии, как и кальций, но он связывается с органическим веществом. Однако слишком большое количество K+ делает почву восприимчивой к поверхностному уплотнению. Слишком малое количество K+, в свою очередь, приводит к снижению урожайности. Состояние почвы ухудшается и при избыточной доле Na+ в составе обменных катионов: усиливается разрушение почвенной структуры, возрастет распыленность. Из-за уменьшения пористости, особенно некапиллярной, снижается скорость фильтрации воды вплоть до полной водонепроницаемости.
Один из факторов влияющих на плодородие почвы это способность почвы к катионному обмену. Высокая способность означает, что почва может содержать много питательных веществ, необходимых растениям. При низком показателе питательные вещества не связаны частицами гумуса и глины, поэтому легко вымываются из почвы и уходят под пахотный слой.
При оценке способности почвы к катионному обмену учитываются три фактора: емкость катионного обмена (ЕКО), насыщенность питательными веществами и соотношение между катионами химических элементов в почве.
Емкость катионного обмена (емкость поглощения) — общее количество катионов одного рода, которое может быть вытеснено из почвы. Чем показатель выше, тем почва плодороднее. Помимо минералогического и гранулометрического состава почвы, на ЕКО влияет содержание органических веществ, то есть значение в основном зависит от доли глины и гумуса в почве. Показатель также повышается при увеличении pH участка.
На кислых почвах катионы водорода, алюминия, марганца и железа вытесняются из ППК внесением извести. При этом отрицательно влияющие на растения катионы в ППК замещаются кальцием, что позволяет считать его стражем почвенного плодородия
Используя степень насыщенности основаниями рассчитывается один из важнейщих показателей плодородия почвы — буферная способность почвы.
Буферность почвы это способность противостоять изменению реакции среды. Буферность характеризуется величиной емкости катионного поглощения, составом поглощенных катионов и катионо-анионным составом почвенного раствора. Показатель используется для расчета оптимальных доз, форм, сроков и способов внесения удобрений и мелиорантов под сельскохозяйственные культуры. Чем выше значение ЕКО, тем выше буферность почвы.
Буферность почв проявляется также в устойчивости к временному изменению концентрации почвенного раствора, вызванному недостатком влаги, неравномерным или периодическим внесением удобрений и мелиорантов. Почвы с высокой буферностью, ЕКО и разнообразным составом поглощенных ионов легко удерживают в поглощенном состоянии максимально допустимые разовые дозы мелиорантов и удобрений без значительного повышения концентрации почвенного раствора.
Малобуферные и малоемкие почвы не могут без увеличения концентрации почвенного раствора и роста потерь элементов от вымывания удерживать большие разовые дозы мелиорантов и удобрений, поэтому на таких почвах удобрения вносят дробно.
Источник