Что такое псп в почвоведение
Обновлено: 18.05.2024
Биологическая ПС. Связ. с наличием в почве живых корней растений и микроорганизмов, кот. избирательно поглощают из почв раствора N2 и др. эл-ты и переводят их в различные орг.соединения своих тел. В рез-те пит.вещества сохраняются вымыванием из почвы.
В результате биологич. деятельности, в почве накапливается орг. вещ-во. а) Большинство микроорг-в потребляют для питания те же эл-ты, что и высшие растения, поэтому роль микроорг-в в основном сводится к переводу ряда элементов в недоступное для растений состояние. б) После отмирания микроорг-в, содержащиеся в них элементы освобождаются в минеральной форме и могут использоваться растениями (биологич.активные почвы) Пример:Из азотных удобрений, внесенных в почву закрепляется 10%-20% нитратов и до 20%-40% аммония.
Механическая ПС. Этот вид поглощения обусловлен свойством почвы, как любого пористого тела задерживать мелкие твердые частицы, взвешенные в воде и фильтрующиеся через неё. После прохождения через почву мутной воды она становится почти прозрачной. Находящиеся в ней илистые частицы механически поглощаются почвой. Благодаря этой способности, вносимые в почву тонко размолотые удобрения не вымываются из верхнего слоя.
Физическая ПС. Это положительное или отрицательное поглощение частицами почвы целых молекул различных веществ. Оно зависит в основном от суммарной поверхности тв. частиц почвы. Из минеральных соединений почва положительно поглощает физически только щелочи. При этом, молекулы щелочи притягиваются к частицам почвы и на их поверхности конц. щелочи будет больше, чем на некотором расстоянии от нее. Отрицательное физическое поглощение наблюдается при взаимодействии с растворами хлоридов и нитратов.
Химическая ПС. Связана с образованием нерастворимых или трудно растворимых в воде соединений, в рез-те хим.р. между отдельными растворенными солями в почве. Анионы HNO3 и HCl (нитраты и хлориды) ни с одним из распространенных в почве катионов (Ca, Mg, K, Fe, Mn..) не образуют нерастворимых в воде соединений, поэтому химически они не поглощаются.С этим связана высокая подвижность нитратов и хлоридов почвы. Анионы угольной и серной к-ты с одновалетными катионами дают растворимые соли, а с двух валентными Са иMg, которые преобладают в почвах, дают трудно растворимые в воде соединения.
Физико-химическая или обменная ПС. Это способность коллоидных частиц почвы как минеральных, так и органических, несущих отрицательный заряд, поглощать различные катионы из раствора. При этом поглощение одних катионов сопровождается вытеснением в раствор такого же количества других, ранее поглощенных твердой фазы почвы. . Т.к в данном случае происходит обмен катионов, то поглощение такого типа наз. обменной ПС. Концентрация р-ра при таком поглощении не меняется, а изменяется его состав. При внесении в почву растворимого удобрения (селитра,) катионы его поглощаются из р-ра частицами почвы в обмен на равные кол-ва ранее поглощенных почвой катионов, которые вытесняются в раствор.В этом обменном поглощении катионов принимают участие в основном высокодисперсные частицы (коллоидны), как минеральные так и органические. Обменные поглощения катионов глинистыми минералами зависит от реакции среды, при нейтральной и щелочной реакции оно будет выше, чем при кислой.
Основные закономерности обменного поглощения катионов.
1. Реакция обмена между поглощенными почвой катионами и катионами солевых растворов протекают в эквивалентных соотношениях.
2. Р-я обмена катионов обратима. Т.е после поглощения какого-либо катиона из р-ра (К) и вытеснения из почвы др. катиона (Са), поглотившийся катион м.б. снова вытеснен в почвенный раствор и в результате установится некоторое подвижное равновесие. При изменении состава, кол-ва и конц. р-ра, в рез-те увлажнения или высушивания почвы, внесение удобрений это равновесие смещается.
3. Р-я обмена катионов при взаимодействии почвы с раствором протекает с большей скоростью и равновесие устанавливается в течении нескольких минут
Что такое псп в почвоведение
Глава 6. ПОГЛОТИТЕЛЬНАЯ СПОСОБНОСТЬ ПОЧВ
Большинство процессов, протекающих в почве, связаны с перераспределением веществ между твердой, жидкой и газообразной фазами, составляющими почву. Главным процессом взаимодействия между фазами является сорбция – поглощение твердой фазой газов, паров и растворенных веществ из жидкой фазы. Способность почвы поглощать различные веществ была известна давно, но только в начале XX века К.К.Гедройц разработал учение о поглотительной способности почв. Поглотительные процессы в почве обусловлены преимущественно ее тонкодисперсной частью и особенно коллоидами.
§1. Почвенные коллоиды, происхождение, строение и классификация
К почвенным коллоидам относятся частицы диаметром < 0,0001 мм, хотя явно выраженные свойства коллоидов имеют частицы менее 0,001 мм. Содержание коллоидных частиц колеблется от 1 до 40 % массы почвы в различных подтипах почв. Однако даже при небольшом содержании они играют очень важную роль в сорбционных процессах. Причины этого в том, что у почвенных коллоидов из-за малого размера частиц огромная суммарная поверхность и она имеет своеобразную природу, способствующую протеканию сорбционных процессов. Почвенные раздробленные частицы, как и любое раздробленное тело, обладают свободной поверхностной энергией, так как молекулы и атомы, расположенные на поверхности какого-либо вещества, находятся в иных условиях, чем атомы и молекулы внутри него. Молекулы внутри вещества испытывают одинаковое притяжение со всех сторон, поскольку окружены такими же молекулами. Находящиеся на поверхности молекулы имеют различное притяжение снаружи и изнутри, так как соприкасаются с газообразной или жидкой средой. Поэтому они имеют некоторое количество свободной энергии, которая вызывает поверхностное натяжение на границе соприкосновения коллоидных частиц с внешней средой. Чем больше удельная поверхность вещества, тем больше поверхностная энергия, которая и вызывает различные почвенные процессы и в значительной мере обусловливает поглотительные свойства почв. Следовательно, чем больше коллоидов в составе почвы, тем сильнее выражена ее поглотительная способность (в почвах более тяжелого механического состава).
Коллоиды различаются по происхождению, способу образования, заряду, составу.
Существуют два способа образования почвенных коллоидов: 1) диспергирование – измельчение в процессе выветривания крупных частиц (главным образом минеральные коллоиды); 2) конденсация – физическое или химическое соединение молекулярно раздробленных частиц (главным образом органические).
По составу или происхождению коллоиды делятся на:
1) минеральные – представлены частицами вторичных минералов, прежде всего глинистыми (монтмориллонит, каолинит, галуазит и др.), гидрооксидами Fe, Al, коллоидными формами кремнезема. Могут быть кристаллическими (глинистые минералы) или аморфными (полуторные гидроксиды). Составляют 80 – 90 % почвенного поглотительного комплекса (ППК);
2) органические – накапливаются в почве в результате разложения растительных остатков (различные гумусовые вещества). Обычно аморфные, составляют 5 – 10 % ППК.
3) органо-минеральные образуются при взаимодействии органического вещества почвы с глинистыми минералами и гидроксидами элементов с переменной валентностью (Fe, Mn), составляют около 5 % от ППК.
Коллоидная частица имеет сложное строение и называется мицеллой. В центре находится ядро, состоящее из недиссоциированных молекул аморфного или кристаллического вещества (рис.8). На поверхности ядра располагается слой молекул, способных к диссоциации, который называется двойным электрическим слоем ионов. Внутренний – потенциалопределяющий – слой состоит из неподвижных ионов, прочно связанных с ядром. Ядро мицеллы вместе с потенциалопределяющим слоем ионов образует гранулу. Вокруг гранулы расположен внешний двойной слой ионов с противоположным зарядом – компенсирующий. Часть ионов неподвижна и прочно связанна с потенциалопределяющим слоем, часть – подвижна и способна обмениваться на ионы почвенного раствора – это диффузный слой мицеллы.
В зависимости от того, какие ионы – анионы или катионы – находятся в потенциалопределяющем слое, заряд мицеллы будет «+» или «–». С этой точки зрения все коллоидные частицы делятся на:
1) ацитоиды – коллоиды, несущие отрицательный заряд (в потенциалопределяющем слое анионы) и имеющие в диффузном слое катионы (Н + ). К ним относятся глинистые минералы, гумусовые кислоты, органо-минеральные коллоиды, кремниевая кислота. Ацитоиды обладают способностью к поглощению и обмену катионов.
2) базоиды – коллоиды, несущие положительный заряд (в потенциалопределяющем слое катионы) и имеющие в диффузном слое анионы (ОН – ). К ним относятся гидраты окисей железа и алюминия. Базоиды способны к обмену анионов.
3) амфолитоиды – коллоиды, имеющие переменный знак, зависящий от реакции среды: в кислой – «+» заряд, в щелочной – «–» заряд. К ним относятся белковые органические вещества.
Большая часть почвенных коллоидов имеет отрицательный заряд, и, следовательно, способность почвы к поглощению и обмену катионов значительно больше, чем к анионам. Поэтому, говоря о поглотительной способности почв, имеют в виду именно поглощение катионов.
Поскольку почвенные частицы имеют заряд, они способны притягивать дипольные молекулы воды из окружающего раствора, образуя гидратные пленки. Толщина этой пленки зависит от величины заряда и состава поглощенных катионов. В связи с этим различают гидрофильные коллоиды (кремнекислота, глинистые минералы, органические коллоиды и коллоиды, насыщенные К, Na, Li), удерживающие многослойные пленки воды, и гидрофобные – слабогидратированные коллоиды (гидрооксид железа, коллоиды, насыщенные двух- и трехвалентными катионами). Гидрофильные коллоиды имеют сродство к воде, способны сильно набухать и оставаться устойчивыми в коллоидном растворе. Гидрофобные набухают незначительно, сворачиваются и выпадают в осадок.
Почвенные коллоиды могут находиться в двух разных физических состояниях: 1) в состоянии коллоидного раствора, или золя; 2) в состоянии студенистого, аморфного или хлопьевидного осадка, или геля. Переход коллоидов из состояния золя в состояние геля называется коагуляцией, или слипанием (свертыванием) коллоидов. Причиной данного перехода является потеря гидратной оболочки и заряда в результате следующих процессов: замораживания, высушивания, действия электролитов, взаимной коагуляции и тиксотропии.
Коагуляция коллоидов происходит главным образом при их взаимодействии с электролитами (растворами солей, кислот и щелочей), которые в растворе распадаются на ионы с «+» или «–» зарядом. Коллоиды с «+» зарядом коагулируются анионами, с «–» зарядом – катионами. Коагулирующая способность катионов различна и зависит от их валентности и атомной массы. Одновалентные катионы коагулируют слабее двухвалентных, а двухвалентные – слабее трехвалентных.
По степени коагулирующей способности К.К.Гедройц расположил все катионы в следующем порядке:
Li + < Na + < NH + < K + < Mg 2 + < H + < Ca 2 + < Ba 2 + < Al 3 + < Fe 3 +
Коагуляция может быть обратимой и необратимой, т.е. золь, перешедший в гель, снова может перейти в раствор либо его обратный переход затруднен или невозможен. Обратимая коагуляция вызывается одновалентными, необратимая – двух- и трехвалентными катионами. Под действием двух- и трехвалентных катионов почвенные частицы склеиваются в комочки, имеющие большую устойчивость и водопрочность, почва становится более структурной, улучшается ее физическое состояние.
Особым явлением представляется процесс тиксотропии коллоидов, чаще всего встречается в криогенных почвах и вызывает их плывунность. Коллоиды находятся в таких почвах в скоагулированном состоянии геля благодаря их своеобразной гексагональной ориентации. Гель не отделяется от дисперсной среды, а застудневает вместе с ней. Полученный гель может быть переведен в золь путем механического воздействия (встряхивания и др.), по прекращении которого с течением времени золь опять переходит в гель.
Пептизация – процесс, обратный коагуляции, когда коллоиды переходят из состояния геля в состояние золя. Пептизация коллоидов отрицательно воздействует на почвообразовательные процессы, поскольку обусловливает разрушение структуры и вымывание коллоидов из верхних горизонтов, что резко снижает их поглотительную способность, ухудшаются физические и химические свойства почвы.
§2. Виды поглотительной способности почв
Поглотительной способностью почв называют способность почвы поглощать твердые взвешенные частицы, целые молекулы веществ или их часть и удерживать их в себе. Носителем поглотительной способности почв является почвенный поглощающий комплекс (ППК) – вся совокупность почвенных компонентов, способных участвовать в процессах поглощения и обмена. Главную часть его составляют почвенные коллоиды.
К.К.Гедройц выделил пять видов поглотительной способности почв, каждый из которых играет определенную роль в почвообразовании и формировании свойств почвы: механическая, биологическая, химическая, физическая и физико-химическая, из которых две последние связаны с ППК.
Механическая поглотительная способность – способность почвы как всякого пористого тела задерживать взвешенные твердые частицы из фильтрующихся суспензий крупнее почвенных пор. Механическое поглощение напрямую зависит от гранулометрического состава и сложения почвы. Так, глинистые и суглинистые почвы способны поглощать даже тонкодисперсные частицы, а песчаные, имеющие крупнопористое сложение, взвешенные частицы поглощают значительно хуже. Механическая поглотительная способность возрастает с увеличением количества гумуса в почве. Благодаря ей, в почве удерживаются от выноса наиболее ценные с точки зрения плодородия элементы. Большое значение это имеет в областях с искусственным орошением или обильными осадками. Почва может также удерживать и частицы меньше диаметра пор благодаря наличию замкнутых и извилистых пор.
Биологическая поглотительная способность почвы обусловлена жизнедеятельностью растений и микроорганизмов почвы, которые поглощают из нее необходимые для жизни элементы и переводят их в органические соединения своего тела. В таком виде элементы питания не вымываются из почвы. Особенностью этого вида поглотительной способности является избирательность – растения и микроорганизмы поглощают необходимые им вещества строго в соответствии со своими потребностями. Благодаря этой избирательности почва систематически обогащается биологически ценными элементами, которые извлекаются из глубоких слоев, после отмирания живых организмов накапливаются в верхних горизонтах и используются следующими поколениями организмов. В естественных условиях почва чем старше, тем плодороднее. Однако избирательность может иметь и отрицательные последствия: при внесении удобрений в результате поглощения только некоторых ионов в почве возникают физиологическая кислотность и щелочность.
Особенно большое значение этот вид поглотительной способности имеет в отношении нитратов, так как они поглощаются и закрепляются только биологическим путем.
Химическая поглотительная способность – это способность почвы закреплять нерастворимые соединения, образующиеся в результате химических обменных реакций в почвенном растворе или при взаимодействии с твердой частью почвы. При взаимодействии с катионами кальция, алюминия, железа и других элементов растворимые в воде сульфаты, карбонаты, фосфаты образуют нерастворимые соединения. В таком виде вещества закрепляются и не вымываются из почвы:
Таким же образом могут закрепляться в почве и удобрения. Например, при внесении фосфатных удобрений (суперфосфат) в карбонатную почву он переходит в нерастворимый трифосфат кальция:
Физическая поглотительная способность – это способность почвы поглощать и удерживать в себе целые молекулы веществ на поверхности своих частиц. Она обусловлена силами молекулярного притяжения (из-за наличия свободной энергии у поверхностных молекул), за счет которых на поверхности коллоидных частиц адсорбируются вещества из раствора или газы, причем изменяется только концентрация веществ, но качественный состав не изменяется (поглощенное вещество не внедряется в твердую фазу почвы и не вступает в химическую реакцию, а накапливается на границе раздела фаз).
Способность адсорбции присуща всем телам природы. Чем сильнее степень раздробленности частиц, тем больше их общая поверхность, где сорбируются молекулы многих веществ.
Различают положительную и отрицательную адсорбцию. При нормальной (положительной) адсорбции к поверхности почвенных частиц притягиваются молекулы растворенного вещества, и концентрация раствора уменьшается. Таким путем поглощаются органические соединения, газы, щелочи, некоторые токсины. При отрицательной адсорбции на поверхности частиц закрепляются молекулы растворителя, и концентрация раствора увеличивается. Такому явлению подвержены неорганические кислоты и некоторые другие минеральные соединения. Так, нитраты почвой не поглощаются ни физическим, ни химическим путем, а только биологическим, поэтому вносить азотные удобрения необходимо только в период интенсивного роста растений, когда они наиболее нуждаются в азоте. Это предотвратит загрязнение водоемов нитратами.
Физико-химическая (обменная) поглотительная способность почв – это способность почвы поглощать из раствора различные катионы или анионы, отдавая в обмен эквивалентное количество ионов твердой фазы (из диффузного слоя мицеллы). Так как большинство почвенных коллоидов заряжены отрицательно, то и поглощаться будут из почвенного раствора в основном катионы, которые называются обменными. Эта поглотительная способность напрямую связана с ППК. В общем виде процесс обмена катионов можно представить следующим образом:
почва] Н + + КСl ↔почва] К + НСl.
К.К.Гедройц установил следующие законы обменной адсорбции:
● закон эквивалентности – процесс обмена катионов происходит в эквивалентных отношениях по законам химии;
● закон обратимости – реакция обмена катионов является обратимой, т.е. любой поглощенный катион при соответствующих условиях может снова перейти в раствор;
● закон концентрации – чем выше концентрация иона-вытеснителя в почвенном растворе, тем интенсивнее он будет поглощаться почвой и займет больший вес в составе поглощенных катионов (при постоянном объеме). В случае если концентрация раствора постоянна, количество катионов, вытесняемых из почвы в раствор, возрастает с увеличением объема последнего;
● закон скорости – реакции обменной адсорбции происходят быстро (равновесие устанавливается в течение нескольких минут);
● закон энергии – энергия адсорбционного поглощения почвой разных катионов неодинаковая и зависит от их валентности, а в пределах одной валентности – от атомной массы и ионного радиуса. Ряд энергии поглощения катионов в большинстве почв следующий (К.К.Гедройц):
Li + < Na + < NH + < K + < Mg 2 + < H + < Ca 2 + < Ba 2 + < Al 3 + < Fe 3 + .
Поглощение анионов идет всегда в обмен на ОН-группы почвенных коллоидов и зависит от природы аниона, реакции среды и состава коллоидов. Обмен анионов происходит в том случае, если в почве есть «+» заряженные коллоиды (гидроксиды полуторных оксидов) или «+» заряженные участки отрицательных коллоидов (минералы группы каолинита, вещества белковой природы). Поэтому в тех почвах, где много базоидов (дерново-подзолистые, красноземы), при уменьшении рН почвы или увеличении в почве содержания Fe и Al обмен анионов возрастает. В почвах, имеющих нейтральную или щелочную реакцию, обмен анионов выражен очень слабо.
В почвенном растворе присутствуют две группы анионов, которые отличаются по характеру поглощения: 1) NO3 – , NO2 – , Cl – – в пределах возможных в почвах реакций не поглощаются почвой, так как легкорастворимы, закрепляются только биологическим путем; 2) SO4 2– , CO3 2– , PO4 3– – поглощаются химическим и физико-химическим путем. Особенно большое значение имеет поглощение фосфат-иона почвой, так как, с одной стороны, он становится недоступным для растений, с другой стороны, он извлекается из геологического круговорота и удерживается в почве. Поэтому фосфорные удобрения вносят в почву в гранулированном виде.
§3. Состав поглощенных катионов, емкость катионного обмена и степень насыщенности почв основаниями
Почвенный поглотительный комплекс всегда насыщен катионами, но их состав и количество неодинаковы в разных почвах. Важнейшей характеристикой ППК и почвы в целом является емкость катионного обмена (емкость поглощения) (ЕКО) – общее количество поглощенных катионов, находящихся в почве и способных к обмену. Выражается в мг·экв/100 г почвы и обозначается Т (Е), зависит от типа почвы, минералогического состава, гранулометрического состава, количества гумуса и реакции среды. Чем больше в почве глинистых минералов и гумуса, чем ближе к нейтральной реакция почвы, тем больше ЕКО. Песчаные малогумусные почвы имеют самую низкую емкость поглощения – 1 – 5, супесчаные – 7 – 8, суглинистые – 15 – 18, глинистые – 25 – 30 мг·экв/100 г. В гумусовых горизонтах ЕКО выше, чем в нижележащих горизонтах. В верхнем горизонте черноземов она достигает 50 – 60 мг·экв/100 г, так как здесь много гуминовых кислот, ЕКО которых в чистом виде – 350 – 400 мг·экв/100 г.
Емкость катионного обмена варьирует в широких пределах и ее величина в различных типах почв представлена в таблице 6.
Различные почвы существенно отличаются друг от друга по качественному составу поглощенных катионов, который обусловлен условиями почвообразования, водно-солевым режимом почв и хозяйственной деятельностью человека. В составе ППК находятся практически все катионы, необходимые для питания растений, но их доля от общего количества поглощенных катионов невелика – несколько процентов. Общее содержание всех обменных катионов, кроме Н + и Al 3+ , называют суммой обменных оснований (S). В зависимости от наличия поглощенного водорода и алюминия почвы подразделяют на насыщенные и ненасыщенные основаниями.
Поглотительная способность почв
В процессе почвообразования материнская горная порода претерпевает значительные изменения. При этом возникают новые свойства, специфические только для почв.
Поглотительная способность — одна из существенных характеристик почвы. С ней связаны водно-физические свойства, обменные реакции, плодородие, почвенные режимы и процессы. Поглотительной способностью почвы называется ее свойство поглощать и удерживать поступающие в нее различные твердые, жидкие и газообразные вещества. Различают пять видов поглотительной способности почв (ПСП): механическая, химическая, физическая, биологическая и физико-химическая.
Механическая ПСП. Свойство почвы поглощать и задерживать поступающие в нее с водой или воздушными потоками твердые минеральные и органические частицы называется механической поглотительной способностью. Она зависит от размера пор и объема порового пространства верхних горизонтов. Почва выполняет роль фильтра, поглощая и удерживая механические частицы. Вода, содержащая взвеси, проходя через почву, очищается от них, при этом происходит закупорка пор. Это явление называется кольматацией. Кольматация приводит к снижению коэффициента фильтрации почвы, изменению водно-физических свойств и плотности сложения.
Химическая ПСП. Это свойство почвы образовывать в химических реакциях нерастворимые или труднорастворимые соединения при взаимодействии катионов или анионов, поступающих в почву в составе атмосферных, грунтовых или поливных вод, с катионами и анионами почвенного раствора. Примером химической ПСП может служить образование малорастворимых фосфатов при взаимодействии растворимых соединений фосфора с солями почвенного раствора.
Физическая ПСП . Свойство почвы увеличивать концентрацию молекул различных веществ у поверхности тонкодисперсных частиц за счет сил молекулярной адсорбции называется физической поглотительной способностью. В почве наблюдается как положительная адсорбция химических соединений, так и отрицательная. При положительной адсорбции концентрация вещества по мере приближения к поверхности частицы увеличивается и вещество хорошо удерживается в почве, при отрицательной — уменьшается, вещество слабо удерживается и может вымываться из почвенного профиля.
Физико-химическая ПСП. Свойство почвы поглощать и обменивать катионы, находящиеся на поверхности коллоидных частиц, на эквивалентное количество катионов почвенного раствора — это физико-химическая, или обменная, поглотительная способность.
Коллоидные частицы — основа накопления и сохранения важных для почвы веществ.
С обменной поглотительной способностью связаны кислотность, щелочность и буферность почв. Катионно-обменные реакции почвенно-поглощающего комплекса являются фундаментальным свойством почвы.
Биологическая ПСП. Способностью живых почвообитающих организмов поглощать различные элементы обусловлена биологическая ПСП. Она характеризуется большой избирательностью поглощения, обусловленной специфической для каждого вида потребностью живых организмов в элементах питания.
Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.
Почвенно-поглощающий комплекс (ППК)
Материальным носителем обменной способности почв является почвенный поглощающий комплекс (ППК) — совокупность минеральных, органических и органо-минеральных соединений высокой степени дисперсности, нерастворимых в воде и способных к обменным реакциям.
Поглотительной способностью обладала коллоидные частицы (0,001—0,200 мкм) и в меньшей степени предколлоидная фракция (0,2—1,0 мкм). Основным механизмом обменной поглотительной способности почв является процесс сорбции. Природа и состав ППК связаны с типом почвообразования.
Строение почвенно-поглощающего комплекса (по Н.И. Горбунову, 1974): А — минеральная коллоидная частица; Б — органическая коллоидная частица
Общее количество поглощенных (обменных) катионов называется емкостью поглощения, или емкостью катионного обмена (ЕКО). Она зависит от содержания в почве илистой фракции, природы ППК и реакции среды.
Группировка почв по емкости катионного обмена
Емкость катионного обмена больше в почвах тяжелого гранулометрического состава, чем в легких. Органические коллоиды обладают более высокой ЕКО, чем минеральные. Минеральные коллоиды в почвах, содержащих монтмориллонит, характеризуются большим ЕКО, чем в почвах с преобладанием каолинита и гидрослюд.
Обменные катионы выполняют в почве следующие экологические функции:
Са 2+ — присутствует во всех почвах, но в разных количествах и соотношениях с другими катионами, оптимальное содержание — 80—90% ЕКО (чернозёмы), способствует оструктуриванию, гумусообразованию, кислотно-основной буферности, способен к ионе обменному поглощению корнями растений;
Мg 2+ — всегда сопровождает Са 2+ (типичное соотношение концентраций Са 2+ и Мg 2+ составляет 5:1, в этом случае действие Mg 2+ аналогично действию Са 2+ ), при увеличении доли в ППК вызывав повышение щелочности, присутствуя в ППК поддерживает солонцеватость почв и приводит в отдельных случаях к образовании особых почв — магниевых солонцов;
К + — играет важную роль в питании растений;
Аl 3+ — участвует в формировании потенциальной кислотности почв, играет важную роль в перераспределении веществ в почвенном профиле, способствует образованию труднодоступных фосфатов алюминия, при концентрации в растворе более 2 мг/л токсичен для растений, физиологически токсичен;
NH 4+ — единственная возможная аккумуляция доступного растениям азота, легко используется корневыми системами растений не накапливается в количествах, превышающих 3 % ЕКО;
Н + — источник почвенной кислотности, присутствует всегда бескарбонатных почвах, при pH от 6,5 до 7,2 присутствует в ПП в количествах менее 5 % ЕКО, при более высоком содержании начинают проявляться кислотные свойства почв, тем в большей степени, чем выше доля Н + в ППК, максимум кислотности достигается, когда доля водорода в ППК превышает 40—50 %, почва при этом становится кислой и сильнокислой (pH 3—5);
Na + — в количествах менее 3 % ЕКО является важным условием оптимального функционирования биоценозов, обеспечивает дисперсность коллоидов, подвижность гумусовых веществ и пополнение почвенных растворов биологически необходимыми компонентами, активный пептизатор коллоидов при концентрации в почвенном растворе ниже порога коагуляции — при этом коллоидный системы переходят в состояние золя, почва приобретает признаю солонцеватости, в растворах появляются щелочные соли, pH может достигать 9,5—10,0, образуются особые почвы — солонцы;
Fe 3+ — интенсивный коагулятор коллоидов, как и алюминий, во влажных тропических почвах, участвует в образовании труднорастворимых соединений, органо-минеральных комплексов, в реакциях окисления-восстановления, является причиной заохривания почв, ожелезненные почвы малопластичны, не набухают, склонны к образованию латеритов.
От состава обменных катионов зависят физические и химические свойства почвы. Обменный Na + вызывает пептизацию коллоидов, образование корки на поверхности почвы, ухудшение водной проницаемости почвы. Обменный Са 2+ способствует образованию водопрочных агрегатов, с ним связана нейтральная реакция почвы.
Большое содержание в ППК обменных Н + и Аl 3+ обусловливает кислую реакцию почвы. На физико-химической поглотительной способности почв основаны некоторые виды мелиорации: известкование кислых почв, гипсование солонцов.
Важной характеристикой ППК является степень насыщенности основаниями — суммарное количество обменных катионов Са 2+ и Мg 2+ , выраженное в процентах от емкости поглощения. По степени насыщенности основаниями определяют потребность почвы в известковании:
Потребность почвы в известковании
Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.
Читайте также: