Состав поглощенных катионов

В большинстве случаев в составе поглощенных катионов преобладают Ca²⁺, Mg²⁺ , в меньших количествах К⁺ и NH₄⁺.

В кислых почвах (подзолистых) среди поглощенных катионов значительную часть занимают Al³⁺ и Н⁺.

От состава поглощенных катионов в значительной степени зависят свойства почвы и условия роста растений.

Например: Са²⁺ коагулирует органические и минеральные коллоиды, что способствует поддержанию прочной структуры и обуславливает хорошие физические свойства почвы.

При наличии Na в ППК происходит вытеснение этого элемента в раствор в обмен на другие катионы с образованием NaHCO₃, что вызывает щелочную реакцию среды раствора, неблагоприятную для развития растений.

При большом количестве в ППК ионов Н⁺ и Al³⁺ они могут переходить в раствор и подкислять его.

3. Степень насыщенности почвы основаниями – ν , % - количество поглощенных катионов, выраженное в % от емкости поглощения. Она показывает, какая часть емкости поглощения приходится на основания.

ν = S х 100

Е

Чем больше степень насыщенности почвы основаниями, тем меньше свободных ионов водорода (и алюминия) в почве, то есть тем меньше кислотность. Именно по этому показателю судят о потребности почвы в известковании. Так,

При ν менее 50 % ( то есть более 50% Н⁺) – острая необходимость в известковании;

При ν = 50 – 60 % - средняя;

При ν = 60 – 70 % - слабая;

При ν более 70 % - не требует известкования.

В черноземных почвах, где нет Н⁺ , степень насыщенности почвы основаниями достигает 100 %.

В кислых почвах – подзолистых – ν = 30 – 70 %, то есть много Н⁺ и Аl.

В зависимости от содержания катионов в почве все почвы делят на 2 группы:

• Почвы насыщенные основаниями (то есть преобладают ионы кальция, магния и др.), ν более 80 %. Это черноземы, каштановые, бурые и др.

• Почвы не насыщенные основаниями, то есть много водорода и алюминия, ν менее 80 %. Это подзолистые почвы, болотные и др.

Кислотность и щелочность почвы

Кислотность – это способность почвы подкислять воду и растворы солей, щелочность – подщелачивать.

Кислую реакцию почвенному раствору придают угольная кислота, органические кислоты, образующиеся при разложении органических остатков (янтарная, щавелевая, лимонная и др.), а также растворимые формы гумусовых веществ, особенно фульвокислоты.

Щелочную реакцию почвенному раствору придают минеральные соли калия, кальция, магния и др., которые с водой образуют щелочи. (соли, гидролизующиеся по катиону)

Растения проявляют разную требовательность к кислотности почвы:

Люпин, картофель – 4 – 5 рН,

Овес, рожь, лен – 5 – 6 рН,

Клевер, горох, пшеница – 6 – 7 рН.

Наиболее благоприятна для растений слабокислая и слабощелочная среда. Сильно кислая и сильно щелочная среда неблагоприятны для роста растений.

С реакцией почвенного раствора связаны:

• Жизнедеятельность микроорганизмов: в кислой – грибы, в нейтральной и слабо щелочной – бактерии.

• Растворение веществ,

• Превращение органического вещества,

• Усвоение питательных веществ из почвы растениями.

По уровню кислотности все почвы разбиты на несколько групп:

• рН менее 4,5 – сильнокислые – болотные, болотно-подзолистые, подзолистые, тропические, красноземы,

• рН 4,6 – 5,0 – кислые – подзолистые. Дерново-подзолистые, красноземы, тропические,

• рН 5,1 – 5,5 – слабокислые – те же,

• рН 5,6 – 6,0 – близкие к нейтральной – окультуренные дерново-подзолистые и красноземы, серые лесные,

• рН 6,1 – 7,1 – нейтральные серые лесные, черноземы,

• рН 7,2 – 7,5 – слабощелочные – черноземы южные, каштановые, сероземы,

• рН 7,6 – 8,5 – щелочные – солонцы, солончаки,

• рН более 8,5 – содовые солонцы, солончаки.

Различают кислотность актуальную и потенциальную.

Актуальная, или активная, кислотность – кислотность почвенного раствора, то есть жидкой фазы почвы. Она не зависит от содержания в почве конкретной кислоты или щелочи, а зависит от соотношения концентраций свободных ионов водорода и гидроксильной группы.

Н⁺ = ОН^- - нейтральная почва,

Н⁺ > ОН^- - кислая почва

Н⁺ < ОН^- - щелочная почва

Характеризуется показатель величиной рН. Величина рН = - lg[H⁺] и характеризует концентрацию свободных ионов водорода.

Теоретически рН колеблется от 1 до 14, а практически в почвах от 3 до 9.

Если рН = 7 почва нейтральная, рН > 7 – почва щелочная, рН < 7 – кислая.

Определяется актуальная кислотность в водной вытяжке, которые готовят в соотношении почва : вода = 1 : 2,5.

Потенциальная, или скрытая, кислотность – это кислотность твердой фазы почвы. Она обусловлена наличием в почве поглощенных ионов водорода и алюминия.

Для их определения почву обрабатывают солями, вытесняя ионы водорода и алюминия из твердой фазы почвы в почвенный раствор. По количеству вытесненных ионов, учтенных в почвенном растворе, и определяют кислотность почвенного раствора.

В зависимости от того, какой солью вытесняют ионы водорода и алюминия, различают две формы потенциальной кислотности:

• Обменную,

• Гидролитическую.

Для определения обменной кислотности почву обрабатывают 1N расвором КСl (при рН = 5,6). Обменный калий вытесняет неустойчивые ионы водорода из почвы. Калий поглощается почвой, а водород выходит в почвенный раствор и взаимодействуя с ионом хлора образует соляную кислоту. По ее количеству и судят об обменной кислотности почвы. Для количественной оценки применяют кислотно – основное титрование.

ППКН⁺ + KCl ⇄ ППКК⁺ + HCl

ППКAl³⁺ + 3KCl ⇄ ППКК₃ + AlCl₃

Выражают эту кислотность

а). Показателем рН,

б). В мг-экв на 100 г почвы.

Для определения гидролитической кислотности почву обрабатывают гидролитически щелочной солью, то есть солью сильного основания и слабой кислоты: 1N раствор СН₃СООNa (K) – ацетат натрия или калия (уксуснокислый натрий или калий).

Натрий (или калий) меняется с водородом, который в почвенном растворе образует уксусную кислоту, по количеству которой и судят о гидролитической кислотности почвы. Выражают эту кислотность в мг-экв на 100 г. почв.

ППКН⁺ + СН₃СООNa → ППКNa⁺ + CH₃COOH

При действии ацетата натрия величина рН обычно бывает выше, чем при действии 1н КCl. Т.к. в данном случае продуктом является слабая кислота СН₃СООН, следовательно, реакция протекает значительно более полно, чем в первом случае.

Так же, как и кислотность, различают актуальную и потенциальную щелочности. Актуальная щелочность определяется количеством ионов ОН группы, а потенциальная – ионами Na, находящимися в поглощенном состоянии.