Показатели, характеризующие поглотительную способность почвы

Количественно поглотительную способность почвы характеризуют следующие показатели.

Сорбционная емкость почвы – максимальное количество вещества, которое может быть сорбировано почвой. Как сорбент почва полифункциональна, поэтому ее сорбционная емкость по отношению к различным веществам неодинакова. Например, Zn²⁺ может поглощаться обменным и необменным путем, а также за счет комплексообразовательной и осадочной сорбции, Na⁺ - преимущественно обменно, K⁺ - по обменному и необменному типу. В связи с эти сорбционная емкость поглощения разных веществ одной и той же почвой существенно варьирует. Это показано А.Д. Фокиным на примере сорбционной емкости поглощения катионов и анионов гумусовым горизонтом дерново-подзолистой и тяжелосуглинистой почвы.

Емкость катионного обмена (ЕКО). Это общее количество катионов, удерживаемых почвой в обменном состоянии и способных к замещению на катионы раствора, взаимодействующего с почвой. Величина ЕКО зависит от гранулометрического и минералогического составов почвы, содержания и качественного состава органического вещества, реакции среды. Емкость катионного обмена различных компонентов почвы варьирует в широких пределах.

Вклад того или иного компонента ЕКО почвы зависит от его содержания и характера взаимодействия с другими веществами. Часто это взаимодействие сопровождается снижением величины ЕКО, свойственной индивидуальным компонентам. Например, ЕКО гумуса почвы в целом намного меньше, чем собственно гуминовых или фульвокислот. Это связано с тем, что часть функциональных групп гумусовых веществ взаимодействует с поверхностью глинистых минералов и не принимает участия в реакциях обмена.

Тесная взаимосвязь наблюдается между ЕКО и размером почвенных частиц. Крупные фракции механических элементов, состоящие в основном из первичных минералов, практически не участвуют в обменных реакциях. С уменьшением размера механических элементов и увеличением в их составе количества глинистых минералов ЕКО существенно возрастает. В то же время необходимо учитывать, что тонкодисперсные частицы, особенно в гумусовых горизонтах, всегда обогащены органическим веществом, имеющим высокую емкость катионного обмена. Вклад органического вещества в ЕКО почвы в зависимости от его содержания варьирует от 20 до 70%.

На величину ЕКО почвы существенно влияет реакция среды. С увеличением pH возрастает ионизация функциональных групп глинистых минералов, в реакции обмена помимо карбоксильных групп гумусовых веществ дополнительно включаются их спиртовые и фенольные гидроксилы. В щелочной среде происходит перезарядка амфотерных коллоидов, и они приобретают способность к обменному поглощению катионов. Все это способствует увеличению ЕКО почвы по мере возрастания pH. В связи с этим Д.С. Орлов выделил три вида ЕКО почв: стандартную, реальную и дифференциальную.

Стандартную емкость катонного обмена определяют с помощью буферного раствора Ba²⁺, имеющего pH 6,5[6].

Реальную емкость катионного обмена определяют с помощью небуферных растворов нейтральных солей. С определенной долей допущения об эффективной ЕКО судят по сумме обменных катионов.

Дифференциальная емкость ионного обмена характеризует изменение ЕКО при изменении pH на единицу. Ее определяют путем насыщения почв катионами одного вида при двух различных значениях pH.

В зависимости от отмеченных выше особенностей ЕКО в различных почвах варьирует в очень широких пределах.

Чем тяжелее гранулометрический состав почвы, чем больше она содержит органического вещества и минералов типа монтмориллонита и вермикулита, тем выше ее ЕКО.

Емкость анионного обмена (ЕАО) имеет тот же смысл, что и ЕКО, но характеризует обменную способность почвы в отношении анионов. Емкость анионного обмена не имеет существенного значения для большинства типов почв, у которых основная масса частиц, способных к ионному обмену, несет отрицательный заряд. Чаще всего сумма положительных зарядов почвенного поглощающего комплекса составляет лишь 1-5% от суммы отрицательных. Однако в некоторых почвах, формирующихся на аллитных и ферраллитных карах выветривания, ЕАО достигает 10-20 мг*экв на 100 г почвы, тогда как эффективная емкость катионного обмена составляет 5-10мг*экв на 100 г почвы[6].

Емкость анионного обмена возрастает по мере подкисления среды, с увеличением содержания в почве органического вещества, галлуазита и аморфных минералов.