Лекция 1. Вводная (стр. 3 )

Буферность почвы в основном определяется свойствами ее твердой фазы, т. е. коллоидами. Появляющиеся в растворе кислота или щелочь вступают во взаимодействие с почвенными коллоидами как наиболее активной частью твердой фазы, в результате чего часть кислоты или щелочи исчезает из раствора, нейтрализуется и сдвиг реакции ослабевает.

При взаимодействии почвы и кислоты происходит реакция обмена между обменными катионами почвы и водородом кислоты:

ППК Са, Nа + 3 HCl ППК 3Н + СаCl2 + NаCl

Мы видим, что в результате взаимодействия с почвой кислота исчезает из раствора (нейтрализуется), ее водородный ион оказывается связанным с твердой фазой почвы, а в растворе появляются нейтральные соли, которые противостоят против подкисления.

При взаимодействии почвы со щелочью водород или алюминий компенсирующего слоя отрицательных коллоидов обмениваются с катионами щелочи:

ППК 3Н + 3 NaOH ППК 3Na + 3Н2О

Или ППК Al + 3 NaOH ППК 3Na + Al(ОН)3

Щелочь нейтрализуется, вместо нее появляется вода или выпадает осадок Al(ОН)3.

Т. о., чем больше осуществляются эти реакции, тем полнее происходит нейтрализация, тем меньше сместится реакция почвы и тем большей буферностью обладает почва. Кроме почвенных коллоидов почва может иметь и другие факторы буферности – это малорастворимые простые соли – это карбонаты кальция и магния, присутствие которых не позволяет реакции сдвинуться в сторону кислотности. Смещению реакции в кислую среду противостоят поглощенные кальция, магния, калия, натрия, а в сторону щелочности – водород, алюминий.

Следовательно, буферность почвы зависит от:

1) состава поглощенных катионов;

2) емкости поглощения;

3) содержания гумуса;

4) гранулометрического состава.

Чем тяжелее почвы, гумусированнее, тем выше буферность. Легкие песчаные почвы с низким содержанием гумуса, низкой ЕКО не обладают буферностью и приближаются в этом отношении к песку. Поэтому на таких почвах необходимо быть осторожным при применении удобрений, особенно физиологически кислых удобрений, таких как хлористый аммоний, сульфат аммония или физиологически щелочных – натриевая селитра и др. Значение буферности заключается в том, что она предотвращает резкие сдвиги реакции при внесении удобрений.

2. Характеристика буферности различных типов почв.

1) Наибольшей буферностью = как против подкисления, так и против подщелачивания обладают черноземы, дерновые почвы, т. к. содержат много кальция, магния и более гумусированы. Очень стойки к подкислению (небольшое количество кислоты сразу нейтрализуется;

2) Высокой буферностью против подкисления обладают каштановые почвы, солонцы, сероземы, т. к. содержат натрий в ППК и гидрокарбонаты в почвенном растворе;

3) Против подщелачивания высокой буферностью обладают подзолистые почвы и красноземы, т. к. в большом количестве содержат водород и алюминий. Они сами легко подкисляются. Поэтому, на подзолах применение физиологически кислых удобрений должно быть очень осторожным, а на черноземах они вреда не приносят.

Буферность почвы может проявляться по отношению к элементам питания растений, тогда она проявляется в способности почвы поддерживать активность ионов в почвенном растворе на сравнительно постоянном уровне. Чем меньше меняется активность иона при изменении внешних условий, тем выше буферность почвы, тем более стабильны условия питания растений. Различают потенциальную буферную способность (ПБС) по отношению к ионам калия, фосфора и т. д.

ПБСК – способность почвы противостоять изменению калийного потенциала.

Т. о., буферная система поддерживает постоянно значение рН до определенного предела, т. е. до тех пор, пока количество добавленной кислоты или щелочи не превысит определенной величины. Этот предел характеризуется буферной емкостью.

3. Буферная емкость почв.

Буферная емкость почв – это количество миллимолей сильной кислоты или щелочи, которое надо добавить к одному килограмму почвы, чтобы изменить рН на единицу. Рассчитывается:

В = С V / (рН1 – рН0) m

В – буферная емкость, моль/кг почвы

С – концентрация HCl или NaOH

V – объем кислоты или щелочи, л

(рН1 – рН0) = 1

m – масса почвенной навески, кг

Строят кривую

Для того, чтобы улучшить буферность почвы необходимо:

1) Систематическое применение органических удобрений;

2) Посев многолетних трав;

3) Сидерация;

4) Химическая мелиорация;

5) Внесение минеральных удобрений.

Лекция 6. Тема. Почвенный раствор.

1. Понятие о почвенном растворе.

2. Методы определения почвенного раствора.

3. Состав и концентрация почвенного раствора. Растворимость минеральных и органических веществ почвы.

4. Свойства почвенного раствора.

5. Значение почвенного раствора в питании растений и плодородии почв. Токсичность солей и солеустойчивость растений.

Литература по Кауричеву, 1989 г. Стр. – 243 – 245

1. Понятие о почвенном растворе.

Дождевая вода, поступающая в почву, содержит некоторое количество растворенных веществ (кислород, углекислый газ, азот, аммиак и др.) и соединений, находящихся в воздухе в виде пыли. В почве она активно взаимодействует с твердой фазой, переводя в раствор отдельные ее компоненты. Следовательно, вода (свободная и рыхлосвязанная) в почве представляет собой почвенный раствор. Прочносвязанная вода не входит в состав почвенного раствора. Жидкая фаза, или почвенный раствор, представляет собой наиболее подвижную, изменчивую и активную часть почвы.

Почвенный раствор играет большую роль в почвообразовательных процессах, биохимических и физико-химических реакциях почвы, круговороте и обмене веществ и питании растений. Поэтому сравнивал почвенный раствор с кровью организмов. В почвенном растворе (или с его участием) происходят процессы разрушения и синтеза органических веществ, вторичных минералов и органоминеральных соединений. С передвижением жидкой фазы связано перемещение по почвенному профилю продуктов выветривания и почвообразования.

(Почвенный раствор является непосредственным источником воды и питательных веществ, которые растения извлекают из почвы. Этим и определяется важнейшая роль жидкой фазы в питании растений).

Большой вклад в изучение состава, динамики почвенного раствора, в разработку методов выделения почвенного раствора внесли Гедройц, ,

2. Методы определения почвенного раствора

Изучение почвенного осуществляется тремя путями:

1) изучение почвенного раствора без предварительного его выделения, т. е. непосредственно в почве.

Это дает возможность составить представление лишь о некоторых его свойствах – это концентрация почвенного раствора по его электропроводности или по точке замерзания, определение активности ионов водорода (рН), ионов хлора и натрия, определение ОВП. В большинстве случаев эти определения проводятся в почвах, предварительно увлажненных до состояния пасты.

2) изучение почвенного раствора, выделенного из почвы тем или иным способом.

Для выделения почвенного раствора используются различные методы:

А) выжимание (отпрессовывание) почвенного раствора. Осуществляется при помощи прессов, сложность конструкций которых увеличивается по мере увеличения заданной величины производимого ими давления; последнее достигает 20000 кг\см2. Чем меньше влажность почвы и чем больше ее водоудерживающая сила, тем большее давление приходится применять для выделения почвенного раствора и наоборот.

Б) центрифугирование (для почв с высокой влажностью, приближающейся к ПВ). Используются специальные стаканчики из плексиглаза (прозрачный пластмасс, прочный от удара) в центрифуге, дающей 600 оборотов в минуту; почвенный раствор собирается в поддонник, отделенный от почвы решеткой с фильтром.

В) замещение (вытеснение) другой жидкостью. Для замещения используют этиловый спирт. Узкие высокие трубки из стекла или пластмасса наполняют на 1/8 часть длины почвой; сверху в трубку наливается вытесняющая жидкость. Просачиваясь под влиянием силы тяжести в почву эта жидкость вытесняет почвенный раствор, который собирается в приемник у нижнего конца трубки. Различные жидкости обладают различной вытесняющей способностью в зависимости от их физических свойств: удельного веса, вязкости, диэлектрической постоянной, поверхностного натяжения. Этиловый спирт обладает высокой вытесняющей способностью. Скорость вытеснения почвенного раствора зависит от гранулометрического состава почвы, ее пористости и влажности. Чем тяжелее и влажнее почва, тем медленнее вытесняется почвенный раствор.

Г) лизиметрический метод. Его сущность заключается в получении из того или иного горизонта почвы почвенного раствора, вытесняемого в естественных условиях дождевой или талой водой, и собирающегося широкими плоскими воронками (лизиметрами), заложенными на определенной глубине. Недостаток этого метода является то, что с помощью его можно извлекать раствор только при большой влажности почвы, когда через нее фильтруется избыток воды и концентрация почвенного раствора понижена.

3) изучение почвенного раствора при помощи водных вытяжек – взаимодействие почвы и воды.

К основным видам воздействия воды на почвенные соединения при получении водных вытяжек относятся:

А) растворение. Вода растворяет простые соли (легко-, средне - и труднорастворимые), сложные соли (алюмо - и феррисиликаты), органические соединения почвы.

Б) гидролиз. Благодаря своему гидролизующему действию вода расщепляет находящиеся в почве соли сильных кислот и слабых оснований или слабых кислот и сильных оснований, придавая раствору в первом случае кислую, а во втором – щелочную реакцию.

Сода, гидролитически расщепляясь, дает:

Na2CO3 + 2H2O 2NaOH + H2CO3

(щелочная среда)

Хлористое железо, гидролизуясь, подкисляет реакцию среды:

FeCl3 + 3H2O Fe(OH)3 + 3HCl

(кислая среда)

Важным вопросом для методики водных вытяжек является вопрос о соотношении между почвой и водой. Этим вопросом занимался Гедройц, который пришел к выводу, что с увеличением объема воды количество извлекаемых веществ растет для большинства почв.

3. Состав и концентрация почвенного раствора.

Состав и концентрация почвенного раствора являются результатом целого ряда процессов: биологических, физико-химических и физических, которые протекают в почве в тесной зависимости от ее температуры, влажности и аэрации. Темп и направление указанных процессов подвержены значительной сезонной изменчивости и поэтому состав и концентрация почвенного раствора очень динамична.

Концентрация почвенного раствора невелика и не превышает нескольких граммов вещества на литр раствора. Исключение – это засоленные почвы, в которых содержание растворенных веществ достигают десятки и даже сотни граммов на литр. В подзолистых почвах концентрация почвенного раствора составляет 2 – 3 г\л, в черноземах – 4 – 6, в солончаках – от 10 до 300 г\л. Оптимальная концентрация для большинства с\х культур 3 – 6 г\л. (Для сравнения – концентрация солей в воде реки Дон – 0,5, а в морской воде – 35 г\л).

В почвенном растворе содержатся минеральные, органические и органо-минеральные вещества, представленные в виде ионных, молекулярных и коллоидных форм, а также присутствуют растворенные газы: углекислый газ, кислород и др.

Минеральная часть делится на анионы и катионы.

Анионы – это HCO3-, NO3-, NO2-, Cl-, SO42-, H2PO4-, HPO42-, PO43-. Большинство из них играют роль в питании растений.

Катионы (все те, которые входят в ППК) – это Ca, Mg, Na, K, NH4, H, Al, Fe, Mn, Zn, Cu, Co и др.

Анионы почвенного раствора:

А) HCO3- вместе с NO3- составляют в незасоленных почвах основную массу анионов почвенного раствора (до 90 % и больше). Количество HCO3- сильно варьирует в зависимости от интенсивности процессов окисления органического вещества и образования углекислоты, т. е. за счет жизнедеятельности микроорганизмов, дыхания корневой системы растений. HCO3- оказывает влияние на рН среды – вызывает щелочность.

Б) NO3- появляется в почве в результате биологического процесса нитрификации, связанного с жизнедеятельностью определенной группы микроорганизмов и заключающегося в окислении аммиака до нитритов, а затем до нитратов.

Нитрификация – окислительный процесс, протекает только в аэробных условиях. Оптимальная влажность для образования NO3- 40-70 % от ПВ, оптимальная температура 30-37 0, благоприятная реакция среды при рН = 6,0-7,5 (в кислых почвах этот процесс замедляется).

В) NO2- - это продукт жизнедеятельности нитритных бактерий, редко встречается в почве в заметных количествах, т. к. быстро окисляется нитратными бактериями до NO3-.

(Накопление NO2- в почве говорит о неблагополучии в отношении реакции среды и аэрации).

Г) Cl - - в почвенном растворе незасоленных почв содержится незначительно из-за хорошей его растворимости и вымывания в нижние горизонты за счет отрицательной адсорбции.

Д) SO42- - появляются в растворе благодаря растворению гипса, в незасоленных почвах его количество не более 20-40 мг-экв\100 г почвы.

Е) Фосфат-ионы – концентрация их в растворе невелика 1-2 мг – экв\1 литр, т. к. они труднорастворимы.. При этом реакция среды оказывает влияние на содержание фосфатов. Чем кислее раствор и чем меньше в нем других соединений кальция, тем больше растворимость кальциевых фосфатов в почве. И наоборот.

Катионы почвенного раствора.

Поглощенный кальций в незасоленных почвах преобладает над другими катионами в почвенном растворе. При этом чем больше в почве образуется угольной и азотной кислот, тем большее количество кальция вытесняется водородом из поглощенного состояния в раствор.

Количество одновалентных калия и натрия в растворе невелико по сравнению с двухвалентными.

Аммоний содержится в растворе в малом количестве, т. к. быстро потребляется нитрифицирующими бактериями.

В засоленных почвах наблюдается высокое содержание натрия и магния.

При изучении почвенных растворов обнаружилось, что с изменением влажности изменяется соотношение между 2-х и одновалентными катионами: чем выше влажность почвы, тем меньше 2-х валентных и больше одновалентных катионов в растворе.

Алюминий и железо в растворе встречаются в ничтожных количествах благодаря нерастворимости их соединений. Только в сильнокислых почвах полуторные окислы делаются более подвижными. Высокое содержание алюминия и железа определяют токсичное действие кислых почв на растения. Но недостаток железа приводит к хлорозу. Все эти катионы и анионы в почвенном растворе находятся в виде солей.

Органическое вещество почвенного раствора.

В почвенном растворе содержатся водорастворимые гумусовые кислоты (ФК), водорастворимые вещества органических остатков и промежуточных продуктов их разложения: сахара, органические кислоты, спирты, эфиры, аминокислоты, ферменты, витамины и др.

В течение вегетационного периода содержание органических веществ в растворе меняется и зависит от соотношения скорости процессов: минерализации и синтеза органического вещества. В почвах, богатых кальцием, где коллоиды скоагулированы, количество водорастворимых органических веществ ничтожно, а почвы, богатые водородом или натрием содержат много таких веществ.

Растворимость минеральных и органических веществ почвы увеличивается с повышением температуры. Углекислота увеличивает растворимость карбоната кальция, а содержание в растворе хлорида натрия повышает растворимость сульфата кальция.

4. Свойства почвенного раствора.

1) осмотическое давление почвенного раствора. Имеет важное значение для растений. Если оно равно или выше осмотического давления клеточного сока растений, то поступление воды в растения прекращается и оно погибает. Осмотическое давление зависит от концентрации почвенного раствора и степени диссоциации растворенных веществ, а также от влажности почвы и интенсивности биологических процессов. Поэтому его величина очень динамична. Наиболее высокое осмотическое давление почвенного раствора у засоленных почв, особенно тяжелых по гранулометрическому составу с высокой поглотительной способностью.

2) Реакция среды (рН).

3) Буферность почвенного раствора.

4) О-В потенциал.

5. Значение почвенного раствора:

Изучение почвенного раствора имеет важное значение при исследовании засоленных почв. Засоленные почвы обогащены карбонатами натрия, сульфатами натрия, магния, хлоридами кальция, магния, натрия. Состав и концентрация этих солей могут здесь быть ограничивающим фактором, делающим невозможным произрастание культурных растений.

Источники засоления почв – это близкое залегание засоленных грунтовых вод; засоленные материнские породы; соли, приносимые с осадками и пылью; оросительная вода и др.

(При сильном засолении растительность представлена солянками, полынями, приспособленными к высокой концентрации почвенного раствора. Благоприятные условия для культурных растений создают путем снижения концентрации солей при помощи промывок. В природе наблюдаются случаи, когда рассоление идет естественным путем, оно приводит к образованию солонцов).

Токсичность солей почвенного раствора и солеустойчивость растений.

Влияние засоления почв на растения проявляется по-разному в зависимости от увлажнения, температурных условий, физических свойств почвы, обеспеченности элементами питания. В холодном климате растения переносят более высокие концентрации солей, чем в жарком. На тяжелых почвах они меньше страдают от засоления, чем на легких. Повышает солеустойчивость растений высокое содержание гумуса.

Токсичность солей и степень засоления – см. на лабораторных занятиях.

Солеустойчивость растений – это устойчивость растений к избыточной концентрации солей в почвенном растворе, которые повышают его осмотическое давление, затрудняя тем самым поступление воды в растение, и оказывают в той или иной мере токсическое действие на протоплазму. В результате нарушаются процессы ассимиляции (накопления), дыхания и минерального питания.

Солеустойчивость делится на:

Биологическая солеустойчивость – способность растений осуществлять полный цикл индивидуального развития растений в условиях засоления почвы, нередко с пониженной интенсивностью накопления органического вещества при сохранении воспроизводительной способности.

Агрономическая солеустойчивость – способность растений осуществлять полный цикл развития на засоленной почве и давать удовлетворительную продукцию.

Чаще биологическую солеустойчивость называют солевыносливостью, а агрономическую – собственно солеустойчивостью.

Солеустойчивость растений различная.

Неустойчивые растения – это фасоль, клевер, редис. Сельдерей, груша, яблоня, апельсин, грейпфрут, слива, миндаль, абрикос, персик, земляника, лимон, калина, роза, фейхоа.

Среднеустойчивые – это рожь, пшеница, овес, сорго, соя, кукуруза, лен, рис, подсолнечник, донник, суданская трава, люцерна, ежа сборная, кострец, томат, капуста, салат, картофель, перец, морковь, лук, горох, тыква, огурец, гранат, виноград, можжевельник.

Устойчивые – это ячмень, сахарная свекла (культура – рассолитель), рапс, хлопчатник, пырей, лядвенец рогатый, свекла столовая, капуста листовая, шпинат, финиковая пальма.

Все почвы в зависимости от солевого режима и состояния выращиваемых культур делятся на 5 групп.

Степень засоления почв и урожайность растений

(, )

Степень засоления почв	Состояние растений	Урожайность, % от устойчивого на незасоленных почвах
Незасоленные	Хорошее	100
Слабозасоленные	Слабо угнетенные	80
Среднезасоленные	Угнетенное	50
Сильнозасоленные	Сильно угнетенные	30
Очень сильнозасоленные	Очень сильно угнетенные или полная гибель	0 - 10

Регулирование состава почвенных растворов.

В земледельческой практике нет специальных агроприемов по регулированию состава и свойств почвенных растворов.

Мероприятия:

1) Внесение минеральных удобрений, направленное на создание в растворе оптимального количества элементов питания;

2) внесение в почву адсорбентов (цеолиты0, регулирующих катионную и анионную емкость поглощения, т. е. ионное равновесие между почвенным раствором и твердой фазой почвы;

3) внесение органических удобрений для улучшения ионного состава почв;

4) регулирование влажности почв, водного режима (обработками, орошением, мульчированием и т. д.);

5) химическая мелиорация;

6) внесение бактериальных препаратов (азотбактерин, ризоторфин, агрика, Байкал – М);

7) промывка засоленных почв.

Предельно допустимое для плодовых культур содержание щелочных солей в слое 50-100 см, мг-экв\100 г почвы ()

Порода	Общая щелочность НСО3	Na2CO3	NaHCO3	Mg(HCO3)2
Черешня	0,60	недопустимо	недопустимо	<0,20
Яблоня	0,80	недопустимо	< 0,20	<0,20
Слива	1,00	< 0,05	<0,25	<0,25

Лекция 7. Тема. Окислительно–восстановительные процессы в почвах.

1. Понятие об окислительно-восстановительных процессах почв.

2. Факторы, влияющие на О-В процессы.

3. О-В потенциал как характеристика О-В процессов в почве. ОВП в различных типах почв и его изменение в течение вегетационного периода.

4. Напряженность О-В процессов в почве. О-В режимы почв и их значение.

5. Значение О-В процессов. Регулирование О-В состояния почв.

Литература: по Кауричеву (1989) стр. 248-254

1.  Понятие об окислительно-восстановительных процессах почв.

Большое значение в жизни почвы имеют реакции окисления и восстановления, которые в основном связанные с жизнедеятельностью почвенного населения.

Процессами окисления называют:

1) присоединения кислорода

2) отдачу водорода

3) отдачу электродов без участия водорода и кислорода

Окисляются в почве разнообразные органические вещества, изменяются степени окисления железа ( ), марганца ( ), азота ( ), серы ( ), кислорода ( ), водорода ( ). Так, в почве возможно окисление дубильных веществ, сахаров, аминокислот, белков и др. соединений, входящих в состав растительных остатков. Гумификация – в целом процесс окислительный. Большинство реакций окисления органического вещества почвы необратимы. Основным окислителем в почве выступает кислород почвенного воздуха и почвенного раствора.

Процесс противоположный окислению называется восстановлением – это присоединение электрона восстанавливающимся элементом:

Соотношение в почве в конкретный период окислительных и восстановительных продуктов характеризует окислительно-восстановительное (О-В) состояние почвы.

2. Факторы, влияющие на О-В процессы.

Проявление О-В процессов в почве зависит от ее генетических свойств, водного, воздушного, температурного и биохимического режимов.

Развитие О-В процессов в почве зависит от:

1) аэрации, которая определяется структурой, плотностью, гранулометрическим составом и влажностью почв. Ухудшение аэрации в результате повышения влажности почвы, ее уплотнения, образования корки ведет к снижению О-В процессов. При пористости аэрации 18-20 % создается благоприятный воздухообмен почвы с атмосферой, что обеспечивает нормальные окислительные процессы. Пористость аэрации 10-12 % затрудняет поступление кислорода в почву и при нормальной микробиологической деятельности его расход не восполняется, что приводит к анаэробным процессам, при которых анаэробные микроорганизмы в качестве источника кислорода используют кислород минеральных соединений почвы. При этом образуются сероводород, углекислый газ, метан, ацетилен, подвижные формы алюминия, железа, марганца в токсичных концентрациях. При пористости аэрации менее 6 % - интенсивно развиваются восстановительные процессы.

Поэтому улучшение структуры, пористости почвы, поддержания плотности в пределах оптимальных величин (1,1 – 1,3 г\см3) имеют важное значение в создании нормального О-В состояния почвы.

2) влажности. При повышении влажности происходит снижение О-В процессов. Наиболее резко снижаются при влажности, близкой к ПВ (более 90 % ПВ), когда сильно нарушается нормальный газообмен почвенного воздуха с атмосферным. При 10 – 90 % ПВ – снижение ОВП в большинстве почв происходит медленно. Влияние влажности на О-В состояние проявляется в том, что с содержанием влаги тесно связана микробиологическая деятельность, почвенная фауна, растения и расход кислорода. Поэтому даже при ВРК – НВ происходит изменение ОВП.

3) температуры. С температурой связаны интенсивность жизнедеятельности почвенных микроорганизмов, расход кислорода, активность химических реакций, влияющих на О-В процессы. При избыточном увлажнении и при температуре более 100 происходит быстрое возникновение восстановительных процессов и ухудшение условий роста растений. Переувлажнение в течение 5-7 дней при температуре 1-50 не вызывает резкого изменения О-В состояния почвы. Т. о., при увеличении температуры возрастает скорость химических реакций, биохимических процессов, возрастает расход кислорода и проявляются восстановительные процессы.

4) содержания органического вещества. Этот фактор влияет неоднозначно. Свежее органическое, богатое белками и углеводами, являясь благоприятным материалом для жизнедеятельности микроорганизмов, способствует интенсивному расходу кислорода и развитию восстановительных процессов (в увлажненной почве). Сухость вызывает окислительные процессы.

Следовательно, в почве возможны как восстановительные, так и окислительные процессы. На развитие О-В процессов оказывают влияние соединения элементов переменной валентности. Повышенное содержание подвижных форм железа, марганца способствует снижению О-В процессов (при переувлажнении).

Т. о., увлажнение почвы, ухудшение аэрации, внесение свежего органического вещества приводят к снижению ОВП и наоборот, высушивание, улучшение аэрации повышают ОВП.

3. О-В потенциал как характеристика О-В процессов в почве. ОВП в различных типах почв и его изменение в течение вегетационного периода.

Для количественной характеристики О-В состояния почвы пользуются определением ОВП, который отражает суммарный эффект разнообразных О-В систем почвы в данный момент.

Для этого используются потенциометры. На гладком платиновом электроде, погруженном в почвенный раствор, возникает О-В потенциал. Величина ОВП зависит от относительного содержания окислителей и восстановителей в системе. Согласно Петерсу ОВП выражается уравнением:

Eh = E0 + RT/nF lg OX/Red, где

Eh – величина потенциала, мВ

E0 – потенциал, возникающий на электроде при погружении в раствор

R – газовая постоянная

T - температура

n – количество электронов, участвующих в процессе

F – число Фарадея

OX – концентрация окислителей системы

Red - концентрация восстановителей системы

Eh = E0 + 0,059 lg /n OX/Red

Для сравнения используют хлорсеребряный электрод.

Величина ОВП колеблется в пределах 200-700 мВ. Однако, этот интервал является условным и может изменяться в зависимости от различных условий. Более благоприятные условия для роста и развития растений является ОВП 350-600 мВ. При ОВП менее 200 мВ развиваются резковосстановительные процессы (образуются закисные формы железа).

200 – 300 мВ – умеренно восстановительные процессы.

300 – 400 мВ – слабовосстановительные.

400 – 500 – слабоокислительные.

500 – 600 – умеренно окислительные.

Более 600 – сильно окислительные процессы.

С О-В условиями в почве связано развитие микроорганизмов и особенно тех групп, от жизнедеятельности которых зависит азотный режим в почвах: клубеньковые бактерии клевера прекращают свой рост при повышении ОВП до 500 мВ; оптимальными условиями для процесса нитрификации являются 350-500 мВ; процесс денитрификации связан с падением ОВП. отмечает следующие границы О-В условий для превращения азотных соединений:

220 – 340мВ 340 – 480 мВ более 480 мВ

Нитриты нитриты – нитраты нитраты

Различные почвы характеризуются своими особенностями в развитии О-В процессов. В подзолистых и дерново-подзолистых почвах ОВП 550 – 750 мВ; в черноземах – 400 – 600 мВ; сероземах – 350 – 450 мВ; в болотных – менее 200 мВ.

Ввиду сложной зависимости ОВП от разных условий, его величина меняется в течение года, месяца, дня, ночи, т. е. за вегетационный период.

Изменения ОВП за вегетацию (по Сердобольскому)

Дерново-подзолистые почвы	Болотные почвы
Дата измерения	ОВП	Дата измерения	ОВП
21 мая	505	18 мая	167
22 июля	210	19 июня	380
2 августа	190	5 августа	30
13 августа	460	24 сентября	420

4. Напряженность О-В процессов в почве. О-В режимы почв и их значение.

Напряженность О-В процессов в почвах в определенной мере связана с условиями реакции среды (рН), т. к. рН влияет на интенсивность и направленность микробиологических процессов. Для получения сравнимых данных по О-В условиям при различных значениях рН ученый Кларк предложил ввести показатель напряженности ОВП – rН2 , который представляет отрицательный логарифм давления молекулярного водорода и вычисляется по формуле:

rН2 = Eh/30 + 2 рН

В почвах с хорошей аэрацией rН2 колеблется от 28 до 34; при развитии восстановительных процессов – от 22 до 25; в оглеенных почвах – менее 20.

О-В режимы почв – это соотношение О-В процессов в почвенном профиле в годичном цикле почвообразования. Различают следующие типы О-В режимов почв:

1) Почвы с абсолютным господством только окислительных процессов – автоморфные почвы степей, полупустынь и пустынь (черноземы, каштановые, бурые полупустынные, сероземы);

2) Почвы с господством окислительных процессов при возможном проявлении восстановительных условий в отдельные влажные годы или сезоны (автоморфные почвы таежно-лесной зоны, лесостепи, влажных субтропиков);

3) Почвы с контрастным О-В режимом (полугидроморфные почвы любых зон);

4) Почвы с устойчивым развитием восстановительных процессов (болотные, гидроморфные солончаки).

5. Значение О-В процессов. Регулирование О-В состояния почв.

Значение О-В процессов в почвообразовании и плодородии велико и проявляется в их: 1) влиянии на процессы превращения органического вещества. Избыточное увлажнение и развитие восстановительных процессов замедляет процессы гумификации и минерализации, способствует образованию подвижных и активных форм органических веществ (торф). Иссушение приводит к окислению органического вещества, т. е. полной минерализации. 2) влиянии на превращение минеральных веществ: азота, фосфора, серы, железа, марганца и др. и их миграцию и аккумуляцию. Падение ОВП менее 350 мВ приводит к денитрификации (потери азота из почвы), теряется азот из почвы в газообразной форме (NO, N2O, N2). При развитии контрастного О-В режима в пахотных горизонтах почвы происходит накопление несиликатных подвижных соединений гидрооксидов железа, которые, которые связывают фосфор почвы и удобрений в трудноусвояемые растениями формы. Восстановление серы, марганца приводит к образованию H2S, Mn2+. Повышенное содержание которых угнетает растения. 3) О-В процессы влияют на миграцию отдельных элементов. Восстановительные процессы повышают миграционную способность марганца, железа, тяжелых металлов.

Т. о., с развитием О-В процессов тесно связаны формирование почвенного профиля (гумусовых, торфяных, оглеенных горизонтов), питательного режима почв, образование токсичных соединений и возникновения других важных для плодородия свойств почв.

Поэтому необходимо регулировать О-В состояния почв.

Регулирование О-В состояния почв включает агротехнические и агромелиоративные приемы, направленные на создание оптимальных условий аэрации, водного и микробиологического режимов. К ним относятся:

1) Агротехнические приемы по борьбе с поверхностным увлажнением или коркой – это создание мощного пахотного слоя, улучшение его структуры, поддержание оптимальной плотности и пористости; планировка (выравнивание) поверхности почвы; рыхление подпахотного горизонта; отвод поверхностных вод путем устройства водоотводных борозд, кротование, щелевание и др.

2) Осушительные мелиорации.

3) Оросительные мелиорации.

4) внесение органического вещества (навоз, сидераты, запахивание соломы).

5) А главное чередование условий – регулировать недлительное увлажнение почвы сменой кратковременного иссушения. Как у черноземов.