Практические занятия 6 (2 часа) Почвенные коллойды. Поглотительная способность и реакция почв. Почвенный раствор. Реакция почвенной среды, кислотность и буферность почв

Практические занятия 6 (2 часа)

Почвенные коллойды. Поглотительная  способность и реакция почв. Почвенный раствор. Реакция почвенной среды, кислотность и буферность почв

Одной из самых мелких фракций механических элементов почв в классификации является коллоид­ная.

Коллоидами называются мельчайшие частицы вещества, имеющие размеры от одной десятой до одной тысячной до­лей микрона (0,1—0,001 мк). Такие частички вещества не­видимы невооруженным глазом, но по отношению к осталь­ным частицам вещества в микромире коллоиды выглядят как гиганты. Меньшие размеры, чем у коллоидов, имеются у молекул органических и минеральных веществ, затем у ато­мов и их составных элементарных частиц. Однако молекулы > гумусовых веществ относятся к коллоидам, так как облада - J ют большой молекулярной массой.

Человек повседневно и ежечасно встречается и имеет ) дело с коллоидами и коллоидными системами: наше собст - I венное тело, продукты питания, большая часть одежды и ' обуви, бумага, краски и чернила, облака в атмосфере, на­конец почва,— все это примеры материи в коллоидном со - ^ стоянии.

С водой мельчайшие частички (коллоиды) образуют коллоидную систему, которая отличается от истинных водных растворов, разлагающих молекулы растворенного вещества на катионы и анионы, а также отлича - , ется от грубых взвесей в воде крупных минеральных об - ! ломков (суспензий).

Коллоидные частицы образуются в природной среде дву - I мя путями: дисперсионным, т. е. раздроблением д минеральных обломков до размеров коллоидных частичек, i и конденсационным, т. е. за счет уплотнения | ионов и молекул (например, органических). В коллоидных 1 системах различают дисперсную фазу (собственно коллоид - | ную частичку вещества) и дисперсионную среду (окружаю - | щие коллоидные частицы воду, воздух или твердую мине - \ ральную среду).

В почве коллоиды находятся или в виде золя (коллоид - I ный раствор), либо в виде геля (коллоидный осадок). Почвен - \ ные гели связаны с более крупными механическими элемен - I тами, которые как бы обволакиваются коллоидными плен - ками и склеиваются в более крупные почвенные комочки, j агрегаты или структурные отдельности. От этого свойства (склеивания частиц) и произошло название слова коллоиды (по лат. colla — клей).

В водной среде коллоидные частички обнаруживают бро­уновское движение. Способны они также проникать сквозь обычные бумажные фильтры.

Важнейшим свойством коллоидов является наличие на их поверхноояда. И хотя в фи­

зике tie существует четкого определения понятия заряда, тем не менее все мы легко воспринимаем это явление как разнонаправленную возможность во взаимодействии эле­ментарных частиц в составе атомов: электронов (отрица­тельно заряженных частиц) и протонов (положительно за­ряженных). Частицы с одноименными зарядами при со - ^прикосновении отталкиваются, а с разноименными — при­тягиваются (и заряд может нейтрализоваться).Электронейтральная коллоидная частица называется мицеллой. Она состоит из ядра — любой коллоидной час­тички вещества размером от 0,1 до 0,001 мк. В почвах со­держится более 90% коллоидов, ядра которых представле­ны кристаллическими обломками минералов и горных по­род. Поверхность ядра таких коллоидов имеет отрицатель­ный заряд, так как в наружном слое атомы кристаллической решетки граничат с дисперсионной средой посредством электронов. Если в таких поверхностно залегающих ато­мах будут находиться электроны со свободной энергией, направленной наружу, то такие коллоиды называются ацидоидами. Первый заряженный уровень элементарных частиц, располагающийся на поверхности ядра коллоидной частицы, называется потенциалопределяющим слоем. У аци - доидов в потенциалопределяющем слое могут находиться и анионы, а в диффузном слое (т. е. в дисперсионной среде) -* катионы. Базоидами называются положительно за­ряженные коллоиды, в потенциалопределяющем слое кото­рых находятся катионы, а в диффузном слое — анионы. Есть еще третья группа коллоидов, называемых а м ф о ли* т о и д а м и. Это такие коллоиды, которые способны менять знак заряда в двойном электрическом слое ионов в зависимости от изменения реакции среды (кислой или ще­лочной).

В зависимости от дипольных свойств воды почвенные коллоиды, бывают гидрофильными и гидро - TJTсПГн ы м и. Гидрофильными называются такие коллоиды, которые способны притягивать на свою поверхность моле­кулы воды, образуя многослойную гидратную пленку (состо­яние золя). Гидрофильность коллоидов усиливается при на­личии в почвенном растворе одновалентных катионов, особен­но натрия. В таком случае коллоидная система в почве будет находиться в состоянии пептизации, т. е. в этом слу­чае всё коллоидные частицы будут разобщены. Объединению их препятствуют гидратные оболочки 6 совокупности с ка­тионами натрия. При увлажнении такой почвенной мас­сы происходит ее заплывание, разжижение (явление тик­сотропии), что сопровождается резким ухудшением условий роста и развития растений.

_Гидрофобность почвенных коллоидов усиливается в присутствии двух - и трехвалентных катионов, энергия взаимодействия которых (заряд) превышает энергию ди-

поля воды. Поэтому, например, катионы кальция, относи - ; тельно легко отталкивая молекулы 'воды от поверхности: коллоидов, нейтрализуют поверхностный заряд коллоидов. ] Освобожденные от гидратной пленки, такие нейтральные коллоиды могут выпадать в осадок, происходит явление; коагуляции с образованием геля (коллоидного осадка), которое сопровождается склеиванием механических эле-' ментов почвы и агрегированием минеральной массы мате­ринской породы. В конечном итоге все это приводит к улуч­шению агрономических свойств почв.

Вследствие малых размеров коллоиды в своей совокуп - ' ности обладают громадной суммарной поверхностью. Так,] например, если собрать коллоидные частички в сосуд объел мом всего 1 см8, то суммарная поверхность их будет равна! почти 1 га (от 6000 до 10 000 ма), что легко проверить про! стым арифметическим подсчетом.

Большая суммарная и удельная поверхности обусловь лены высокой степенью дисперсности, что способствует! образованию у коллоидной системы значительной реакцион-, ной способности. Большая суммарная поверхность коллоин дов создает громадную величину заряда. Вследствие этого! почвы обладают весьма интересной и значительной погло­тительной способностью.

Поглотительная способность почвы — это свойстео по­глощать (задерживать в себе) газы, жидкости, солевые раст­воры и удерживать твердые частицы. Способность к назван* ному поглощению веществ в первую очередь определяется количеством и качеством коллоидов почвы.

Акад. создал стройное учение о почвен-: ной поглотительной способности. Механические элементы размером менее 0,001 мм (с небольшим участием частиц раз­мером 0,001—0,005 мм) он назвал поглощающим комплексом почвы. Коллоиды целиком и полное тью относятся к почвенному поглощающему комплексу (ППК).

“П выделил пять видов почвенной поглоти­тельной способности: механическую, физическую, хими­ческую, физико-химическую и биологическую.

Механическая поглотительная с по-’ собность обусловлена свойством пористости почвен-: ной массы. Почва не пропускает через свою толщу частицы, взмученные в фильтрующейся суспензии. Величина меха­нического поглощения зависит от механического состава, структуры и сложения почв. В результате механического

поглощения образуется наилок у пойменных и орошаемых почв, происходит очистка от грубых примесей у сточных вод на полях фильтрации и в отстойниках, при миграции по профилю глинистых и коллоидных частиц образуется иллювиальный горизонт и др.

Физическая поглотительная способ­ность почв означает изменение концентрации раство­ренного вещества в пограничном слое раствора, окружаю­щем почвенные коллоиды. Физическое поглощение зависит от количества коллоидов почвы, которые способны физи­чески (электростатически) поглощать заряженные частицы (диполей воды, катионов, анионов), создавая различную концентрацию их в почвенном растворе;

Изменение концентрации вещества на поверхности разде­ла двух фаз, обусловленное особыми свойствами поверх­ностного коллоидного слоя, называется адсорбцией. В поч­вах наиболее распространена и имеет огромное практическое значение положительная адсорбция, при которой происхо­дит увеличение концентрации (скопление) вещества в по­верхностном слое. Реже встречаются случаи отрицатель­ной адсорбции, т. е. уменьшения концентрации вещества возле дисперсной фазы, и ее увеличение в дисперсной среде. ( Это наблюдается, например, в отношении анионов, которые могут теряться из почвы вместе с просачивающейся водой. В одних случаях это явление будет желательным, напри­мер при отмывке солей (хлора, сульфатного аниона), а в других случаях — крайне нежелательно, например, ког­да могут теряться нитраты, фосфаты и другие ценные пита­тельные вещества. Поэтому удобрения, содержащие нит­ратный ион, не рекомендуется вносить в почву за несколько месяцев до посева или осенью.

Примером физического поглощения является адсорбция чернил и типографской краски на бумаге.

Химическая поглотительная спо­собность почв обусловлена способностью анионов растворенных солей давать с катионами нерастворимые со­ли, выпадающие в осадок. Если в почву будет внесен су­перфосфат— Са(Н2Р04)2, то эта растворимая соль может войти в реакцию с солями железа, образуя FePOj — нераст­воримый осадок. С солями кальция в этом случае может об­разоваться труднорастворимый в воде трехкальциевый фосфат Са3 (Р04) 2. Чаще всего в почвах химическим погло­щением происходит накопление в карбонатном горизонте труднорастворимого в воде кальцита—* СаСО$.

Физико-химическое п о г л о щ е н и е име­нуют еще и обменным. Обменная поглотительная способ­ность обусловлена обменом некоторой части катионов, со­держащихся в твердой фазе, на эквивалентное (равновели­кое) количество катионов, находящихся в соприкасаю­щемся с ней растворе.

При соприкосновении почвы с каким-либо раствором со­ли происходит обменная реакция: катион соли поглощает­ся почвой, а в раствор вытесняется в эквивалентном коли­честве катион почвы. Например, если небольшое количество дерново-подзолистой почвы поместить на бумажный фильтр в воронку и прилить раствор хлористого калия, то в филь­трате будет раствор соляной кислоты, который легко обна­руживается с помощью индикатора. Реакция протекает по уравнению

[ППК] Н + КС1 — [ППК] К + НС1

Если в аналогичном опыте использовать образец чер­ноземной почвы, насыщенной кальцием, то реакция обме­на катионами будет происходить в следующем виде:

[ППК] Са - f 2КС1 [ППКК+СаС1а

Как видно из приведенных уравнений реакций, в почве Происходит явление физического поглощения катионов (ад­сорбция), а в почвенном растворе происходит превращение одних веществ в другие, т. е. химическое явление. Поэтому этот вид поглотительной способности почв носит двойствен­ное наименование.

Изучая физико-химическую поглотительную способ­ность, установил, что катионный обмен меж­ду почвой и раствором происходит в эквивалентных отноше­ниях, т. е. количество катионов, вытесненных из почвы и поглощенных ею из раствора, эквивалентно (равновелико); обмен катионов совершается очень быстро, почти мгновен­но; реакция обмена обратима.

Поглощенные катионы, их количество и соотношение да­ют важную характеристику многим свойствам почвы, по­этому всегда определяют физико-химический состав погло­щенных почвой катионов (оснований).

Для большинства почв характерными поглощенными ос­нованиями являются катионы кальция, магния и водорода. В кислых оподзоленных почвах в составе обменных катио­нов преобладающее влияние имеет водород, в солонцах — натрий, черноземы насыщены кальцием и магнием.

| Общее количество поглощенных оснований, выраженное в ur-экв на 100 г почвы, называется емкостью поглощенцр. шли емкостью обмена (обозначается буквой Е), и рассчиты­вается по формуле E=Ca+Mg4-H.

Суммарное содержание двух поглощенных катионов кальция и магния характеризуется как сумма обменных ос­нований и обозначается латинской буквой S (и измеряется в мг-экв на 100 г почвы).

Следовательно, Е=5+Н; Н — величина гидролитиче­ской кислотности (в мг-экв на 100 г почвы).

Частное от деления суммы обменных оснований и. ем­кости поглощения, выраженное в процентах, характеризу­ется как степень насыщенности почв основаниями: v%

Эти характеристики физико-химических явлений в поч­вах находят широкое применение в мелиоративной практи­ке и при применении удобрений с целью научно обоснован­ного проведения агрохимических и агротехнических прие­мов.

Вещества в почвах поглощаются также биологическим путем. Под биологической поглотитель­ной способностью понимают закрепление раст­воримых веществ в телах организмов (растениями, микроор­ганизмами и животными, обитающими в почве). Существен­ной особенностью биологической поглотительной способ­ности почв является избирательное усвоение растениями из растворов с минимальным содержанием наиболее важных для жизнедеятельности организмов веществ в присутствии больших количеств остальных соединений. Благодаря этой избирательной биологической способности растений в верх­них горизонтах почвы вместе с гумусом аккумулируются многие макро - и микроэлементы пищи.

Таким образом, поглотительная способность играет важную роль в накоплении в почве элементов плодородия. Коллоиды определяют водный и воздушный режимы почв, что, в свою очередь, обусловлено физическими свойствами генетических горизонтов. От свойств коллоидов зависит биологическая деятельность почвенных микроорганизмов, а также условия роста и развития сельскохозяйственных растений.

Обменное поглощение осуществляется за счет ионов, расположенных на внешних уровнях коллоидных частиц.

По современным представлениям, к обменным катионам относятся катионы диффузного слоя коллоидных мицелл.

Ионы, имеющие повышенную энергию поглощения (двух - и трехвалентные), прочнее удерживаются почвой, чем одновалентные. Один и тот же ион удерживается почвой неодинаково. По , приблизительно 80% суммы обменных катионов удерживается относительно легко, а остальные прочно закрепляются на поверхности почвенных коллоидов. Ионы, расположенные на острых и выпуклых местах поверхности коллоидных частиц, вытес­няются легче, чем ионы, расположенные на вогнутых час­тях или же на внутренней поверхности микропор и в меж­пакетном пространстве глинных минералов.

Состав поглощенных оснований определяет основные хи­мические и физические свойства почв. вы­делял почвы, насыщенные основаниями (содержащие в ППК Са -, Mg -, К-, Na\ NHi), и почвы, не насыщенные основаниями (содержащие в ППК сравнительно много Н и А1-).

ПОЧВЕННЫЙ РАСТВОР

Жидкая фаза почвы является наиболее мобильной, ди­намичной' и в то же время активной ее частью. В_прчвенном растворе совершаются процессы разрушения и"синтеза гу­мусовых веществ, формирования вторичных минералов, об - уазоМнйя органо-минеральных соединений. Из почвенно­го раствора растения получают необходимые питательные вещества и воду. Вследствие того что одни вещества почвы могут поглощаться растениями, микроорганизмами и коллб - идами, а другие могут оставаться в почвенном растворе, между жидкой и твердой фазами почвы устанавливается динамическое адсорбционное равновесие. В почвенном раст­воре минеральные и органические вещеЬтва находятся в молекулярном, коллоидном и ионном состоянии.

Из минеральных соединений в почвенном растворе обыч­но йре^Л^щ^^^углёкислые соли кальция, магния и др:, содержатся-также нитраты, фосфатыГсульфаты и хлориды. Есть почвы, которые содержат в почвенном растворе соду и даже соли кремневой кислоты.

Органические вещества почвенного раствора представ­лены гумусовыми веществами, солями гуминовых и фульво - кислотгйолекулярными растворами сахаров, аминокислот, органических кислот и др.

Слабоминерализованные почвенные растворы характер­ны для тундровых, подзолистых, серых лесных почв, чер­ноземов и красноземов, болеё~"шшерализованные — в каш­тановых, бурых полупустынных и сероземных почвах, сильноминерализованные — в солонцах и солончаках, в которых при подсыхании могут выпДдать“йз~расгвора соли в виде кристаллов.

В сельскохозяйственной практике концентрацию поч­венного раствора считают слабой, если в литре содержится 0,5—2 г солей. Такая концентрация присуща почвам се­верных и центральных областей СССР. Осмотическое дав­ление таких растворов примерно равно 1—3 атм. В южных засолённых почвах литр почвенного раствора содержит от 5 до 100 г солей. Осмотическое давление таких растворов достигает 10—20 атм. На таких почвах могут произрастать солевыносливые растения, клеточный сок которых также имеет высокое осмотическое давление.

Важнейшие анионы почвенного раствора] НСО3* NO3, СГ, so;, HaPOi, НРОД Большинство из них имеет важное питательное значение для растений. Среди катионов в поч­венном растворе находятся все те, которые входят и в со­став обменных катионов: Са**, Mg**, Na*, К*, NH;, А1--*, Fe*-\ Н*. В чрезвычайно малых количествах в почвенном растворе присутствуют катионы микроэлементов: Мп**, Zn*-, Си*-, Со** и др.

Характеристика почвенного раствора имеет особо важ­ное значение при использовании засоленных почв, которые обогащены легкорастворимыми солями: карбонатами нат­рия, сульфатами натрия и магния, хлоридами кальция, магния и натрия. Состав и концентрация этих солей могут быть фактором, делающим невозможным возделывание по­левых культур на таких почвах.

РЕАКЦИЯ ПОЧВЕННОЙ СРЕДЫ

Реакция почвенного раствора характеризует кислот - ность и щелочностьюочвы. Это весьма динамичная характе­ристика почвы, которая зависит от погоды, внесения удоб­рений, агротехники.

Реакция раствора определяется соотношением в нем ионов Н* и ОН'. Известно, что вода при 22°С распадается на ионы в количестве 1/10 000 000 грамм-молекулы, т. е. 10“7 молей на литр воды. Из каждой молекулы воды при дис­социации получается по одному иону Н* и ОН'. Их концент-

райи я в дистиллированной воде^при температуре 22°G бу­дет равиа [Н• 1 == lQffl== 10~^Г^он/л7~Произведение ионов Н* на СЖГ при любойГих концентрации имеет приблизи­тельно постоянное значение, равное 10“14. Если к дистилли­рованной воде прибавить кислоту и тем самым увеличить в растворе концентрацию ионов водорода, то количество ионов ОН' уменьшится во столько раз, во сколько увели­чится количество ионов водорода. В связи с этим реакция любого., раствора определяется соотношением в нем ионов Н* иОН'. Если в растворе Н*Х)Н', то реакция кислая, при Н*=ОН' — нейтральная, при Н^ОН' — щелочная.

Определяют реакцию почвенного раствора в виде вели­чины pH, представляющей десятичный логарифм концент­рации ио^овЛводородаТ^Так, если концентрация иона Н* в литре ря^на~0,1 г, то pH 1; если — 0,001, то pH 3; pH оп­ределяется потенциометрически с помощью приборов рН - метров или иономеров.

Реакция почвенной среды определяет рост и развитие сельскохозяйственных культур, являясь важным условием почвенного плодородия.

Кислотность почвы — способность подкислять воду и растворы нейтральных солей. Различают активную и по - тенциальнукГ'Киелвтности. Первая форма кислотности, ха­рактерна для почвенного раствора, а вторая — для твердой фазы почвы.

Активная кислотность определяется • на­личием в почве органических, гумусовых фульвокислот, минеральных кислот, способных легко растворяться в воде. В большинстве почв заметное подкисление почвенного раст­вора происходит вследствие образования углекислоты, од - нако заметные количества свободных минеральных Кислот в почвах встречаются очень редко.

При pH 4—4,5 реакция сильнокислая, 4,6—5,0— сред­некислая, 5,1—5,5 — слабокислая, 5,6—6,0 — близкая к нейтральной, 6,1—7,0 — нейтральная, 7,1—8,0 — слабо­щелочная.

Максимальные урожаи растений получаются в опреде­ленных пределах pH для каждой культуры. Оптимальные значения pH для люцерны — 7,2—8,0, клевера — 6у&— 7,0, гороха — 6,0—7,0, свеклы — 7,0—7,5, ячменя — 6,0<— 7,5, кукурузы — 6,0—7,5, пшеницы яровой — 6,0*~7,3, пшеницы озимой — 6,3—7,5, ржи и овса — 5,0—7,5. - Как видно, культурные растения не переносят кислой реакции и хорошо растут только на нейтральных и близких к ним

\ Ло значению реакции среды почвах. Реакция почвенного раствора регулируется внесением в почвы извести, гипса, минеральных и органических удобрений.

На основании одной величины pH почвенного раствора (или~водной вытяжки из почвы) нельзя делать выводы о ко­личестве извести, необходимой для нейтрализации кислот­ности почв. Водородные-ионы, присутствующие в почвен­ном растворе; составляют только незначительную часть (дол-Н 'ОртлХёнта) всего количества водородных ионов в почве. Так, различные значения pH соответствуют следую­щим количествам Н' в почвенном растворе (в условном пересчете в г/га):

pH        7        6        5        4        3

Н -        0,06.,        0,6        6        60        600

Так как 1 г Н' эквивалентен 50 г СаС08, то можно было бы полагать, что для нейтрализации даже наиболее кислой почвы с pH 3 потребуется только 30 кг/га СаС08. Однако та­кая доза извести не даст ожидаемого эффекта, и почва после внесения 30 кг/га СаС08 останется сильнокислой.

Основная часть Н-ионов находится в твердой фазе поч­вы, в ее поглощающем комплексе. Поэтому дозы извести, рассчитанные по кислотности (pH) почвенного раствора, не - ^достаточны для нейтрализации всей кислотности поглощаю­щего-коШлёк^Тюч^ После нейтрализации известью почвенного раствора Н-ионы из поглощающего комплекса вновь перейдут в почвенный раствор и подкислят его. Для давильной опенки степени кислотности почв следует учесть общее количество ионов водорода (и алюминия), находя­щихся в ^почвенном поглощающем комплексе.

П бТ1ГнГцТГал ь н ой к и с л о т й остью почвы называется способность ее твердой фазы проявля'Рьсебя <кйк кислота пр! Гвзаимодействии~{Птаствсграмй.

• потенциальная кислотность измеряется количеством ионов водорода (и алюминия), находящихся в почвенном поглощающем комплексе в скрытом, поглощенном состоя - - .нии. При известных условиях эти ионы могут быть переве - л. дены в раствор: более подвижная часть ионов водорода (или алюминия) может быть переведена в раствор при обработке почвы избытком нейтральной соли, например КС1, NaCl, ^остальная, менее подвижная часть Н-ионов— при даль­нейшей обработке почвы солями, дающими в водном раст - : воре (благодаря гидролизу) щелочную реакцию. Обычно. для этого применяют ацетат натрия— CH8COONa и др.

обработки раствором КС1 почвы, содержащей поглощенный алюминий, в результате обмена в фильтрате появляется не свободная кислота НС1, а гидролитически кислая соль А1С18. Кислотность солевого фильтрата учитывается пу­тем его титрования щелочью.

Обменная кислотность — наиболее вредная для расте­ний форма почвенной кислотности. При внесении в почву минеральных удобрений в форме нейтральных солей по­глощенные почвой ионы водорода (или алюминия) способ­ны к обмену, в результате чего возможно сильное подкис­ление почвенного раствора. Поэтому учет величины об­менной кислотности необходим для характеристики пот­ребности почв в извести в целях нейтрализации реакции среды.

Существенным фактором образования той или иной реакции является характер материнской породы. Так, на карбонатных породах при всех прочих равных условиях образуются почвы, обогащенные кальцием и имеющие нейтральную реакцию, а на кислых, лишенных карбо­натов кальция и магния, формируются сильнокислые почвы.

Большое влияние на образование кислых почв оказы­вают климатические условия. Так, в условиях промывного и периодически промывного типов водного режима почв в почвенный поглощающий комплекс практически в неогра­ниченном количестве поступают катионы водорода. При этом из почвы выводятся катионы кальция и магния, и тем самым усиливается ненасьпценность основаниями. Та­кая реакция среды характерна для подзолистых, дерново - подзолистых, серых лесных почв, красноземов и др.

Продукты разложения, например, хвойной раститель­ности также влияют на усиление кислотности почв. Смена хвойных лесов на широколиственные и особенно на травя­нистую растительность способствует ослаблению подзолис­того процесса и усилению дернового, сопровождаемого понижением кислотности почв.

Сельскохозяйственная деятельность человека может при­вести к целому ряду изменений почвенной реакции. От­чуждение урожаев с полей без возврата в почву выносимых из нее веществ приводит к снижению плодородия, что со­провождается также усилением кислотности. Особенно сильно подкисляют почву аммиачные формы азотных удоб­рений, поэтому их применение надо сочетать с внесением извести.

Антидная кислотность обменная кислотность ■ Гидролитическая

кислотность Ядро коллоидной частицы

Рир. 4. Виды кислотности почв.

Указанное взаимодействие кислот почвы с разными со­лями можно изобразить двумя следующими схемами з

[ППК] Н + КС1 ±5 [ППК] К + НС1 [ППК]Н+ CH8COONa±^ [ППК] Na-f СН8С(Х)Н

Как видно из схем, происходит обменная реакция ка­тионов солей (К*, Na') с водородными ионами почвы, в результате этого обмена в солевой вытяжке образуются свободные кислоты, которые учитываются обычными мето­дами титрования щелочами. По количеству найденной со­ляной кислоты при обработке почвы раствором нейтраль­ной соли, например КС1, судят об обменной форме кислот - ности. По количеству освободившейся уксусной кислоты при обработке почв, например раствором CHaCOONa, судят о гидролитической форме кислотности почвы. На практике за величину гидролитической кислотности принимают все количество уксусной и других кислот, оказавшихся в фильт­рате после обработки почвы избытком гидролитически-ще - лочной соли (рис. 4).

Следует иметь в виду, что кислотность КС1-вытяжки обусловливается не только поглощенными ионами водоро­да, легко перешедшими в вытяжку, но в значительной мере и присутствующими в ней ионами водорода активной кис­лотности, а также ионами алюминия, появляющимися в результате взаимодействия почвы со свободной НС1.

При наличии в почве поглощенного алюминия взаимо­действие его с растворами нейтральной соли может быть представлено следующей схемой]

[ППК] А1 + ЗКС11^[ППК]к-|- А Юз

Хлористый алюминий гидролитически расщепляется и создает кислую реакцию почвенного раствора. В случае

х экв на 100 г почвы. Бикарбонаты натрия менее токсичны. Их вредное влияние начинает проявляться при содержании иона НСО* в количестве 0,065—0,4%, или 1,00-—6,25 мгх хэкв на 100 г почвы.

Избыточная в почве щелочность может устраняться при­менением физиологически кислых минеральных удобрений, наВсза^ также гипсованием почвы:

[ППК] ® + CaS04 — [ППК] Са + NaaS04

Доза внесения гипса рассчитывается в зависимости от количества обменного натрия^ и общей щелочности. Прове­дение химической мелиорации щелочных почв, подбор соле­выносливых и солонцеустойчивых культур способствует повышению плодородия таких почв, расширению возмож­ностей производительного использования сельскохозяйст­венных земель.

Буферность почв — способность почвы противостоять изменению реакции почвенного^растйбрЗГГЧём больше поч­ва буферит, тем труднее сместить ее реакцию в кислую или щелочную сторону. Буферность. почвы всегда следует учитывать при применении минеральных удобрений и ме­лиорантов, при химизации земледелия.

Следует различать буферность почвенного раствора и буферность почвы. Первое понятие связано со способностью Почвенного раствора противостоять изменению активной реакции при прибавлении кислот или щелочей вследствие перехода части ионов Н или ОН из диссоциированного сос­тояния в недиссоциированное. Почвенный раствор находит­ся в тесном взаимодействии с почвенным поглощающим комплексом. Поэтому изменения в активной реакции поч­венного раствора' регулируются обменными катионами почвенного поглощающего комплекса, а буферность зави­сит от количественного и качественного состава обменных катионов почвы.

Буферность почвы зависит также от химического сос­тава и емкости поглощения.

Наибольшее значение в буферных свойствах почвенного раствора и почвы имеет наличие буферной системы H2C03-f - +Са(НСОз)2- Чем больше емкость поглощения почвы, тем выше ее буферность. Высокой буферной способностью об­ладают тяжелые высокогумусированные почвы, почвы лег­кие и малогумусные — низкобуферны. Например, в почвах песчаных и супесчаных легко сдвигается реакция почвен-

Другой важной характеристикой реакции почвенной сре-. ды является щелочность, которая представляет собой край­не неблагоприятное свойство почвы, приводящее к угнетен нию растений и микроорганизмов, ухудшающее агрофизи­ческие свойства почв. Различают активную и потенциаль­ную, .дцелочность.

Активная щелочность обусловливается на­личием в почвенном растворе гидролитически щелочных солей (NaaCOa, NaHCO» и др.), которые при диссоциации определяют преобладающую концентрацию гидроксил - ионов.

В почвенном растворе химическими методами обнару­живается общая щелочность, щелочность от нормальных карбонатов и от бикарбонатов.

Щелочность от нормальных карбонатов может прояв­ляться в результате обменных реакций почв, содержащих поглощенный натрий, вследствие жизнедеятельности суль - фатредуцирующих бактерий, восстанавливающих в ана­эробных условиях в присутствии органического вещества сернокислые соли натрия до соды:

Na#S04 + 2С=2COs + NaaS

Na3S + СОа + НаО = Na2COa + HaS

Активная щелочность обычно выражается величиной pH. Титровальн^П ^гготенциальная) щелочность дает пред­ставление о суммарном содержании щелочей в почвенном растворе.

Потенциальная щелочность обнаружи­вается у почв, содержащих поглощенный натрий. При. взаимодействии такой почвы с угольной кислотой, находя - щейся в почвенном растворе, происходит реакция замеще­ния, результатом^оторой является накопление соды и под­щелачивание раствора:

[ППК] й + Н3СОа 'Д [ППК] 8 + NaaC08

Потенциальную щелочность выражают в мг»экв на 100 г понвы. Щелочность почвенного раствора переносит­ся культурными растениями хуже, чем кислотность.

Наиболее токсичными являются карбонаты натрия. Их вреднЬе-йЛИяние начинает проявляться при содержании иона С08 в количестве 6.005—0,02%. или 0,17—0,7 мгх

Связность почвы — способность сопротивляться внешня рему усилию, стремящемуся разъединить частицы почвы. | Вызывается связность силами сцепления между частичка - > 'ми почвы. Связность определяет твердость. Твердостью ; называется сопротивление, которое оказывает почва про-; никновению в нее под давлением какого-либо тела. Опреде - | ляется это свойство специальными приборами—твердо-J мерами. Высокая твердость является признаком плохих | физико-химических и агрофизических свойств почв. Твер-1 дость почвы влияет на сопротивление при обработке.

Удельное сопротивление — усилие, затрачиваемое на | подрезание пласта, его оборот и трение о рабочую плужную | поверхность. В зависимости от механического состава, фи­зико-химических свойств, влажности и агрохозяйственного состояния земли удельное сопротивление почвы изменяется ^ в пределах от 0,2 до 1,2 кг/см2.

Химической мелиорацией на фоне передовой^ агротехника ки улучшаются все физико-механические свойства почв.|