Показатели характеризующие поглотительную способность почвы

Количественно поглотительную способность почвы можно охарактеризовать следующими показателями.

Сорбционная емкость почвы – максимальное количество вещества, которое может быть сорбировано почвой. Поскольку как сорбент почва полифункциональна, ее сорбционная емкость по отношению к различным веществам будет неодинакова. Например Zn²⁺ может поглощаться обменным и необменным путем, а также за счет комплексообразовательной и осадочной сорбции, Na⁺ – преимущественно обменно, К⁺ по обменному и необменному типу. В связи с этим сорбционная емкость поглощения разных веществ одной и той же почвой может существенно варьировать (табл.3).

Таблица 3

Сорбционная емкость поглощения катионов и анионов гумусовым горизонтом дерново-подзолистой тяжелосуглинистой почвы, мг-экв на 100 г (А.Д. Фокин, 1989)

Сорбируемый ион	Сорбционная емкость поглощения
Zn2+ В том числе обменно-поглощенный	28,4 18,7
Ca2+	21,3
Na+	23,4
SO42–	2,1
HPO42– В том числе обменно-поглощенный	98,4 9,6

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

Емкость катионного обмена составляющих почвы веществ варьирует в очень широких пределах (табл.4).

Таблица 4

ЕКО различных компонентов почвы

Компонент	ЕКО, мг–экв/ 100 г	Источник
Монтмориллонит	80–150	Р.Е. Гримм, 1959
Вермикулит	100–150	– » –
Каолинит	3–15	– » –
Галлуазит	5–50	– » –
Хлорит	10–40	– » –
Мусковит	10–50	– » –
Иллит	10–40	– » –
Аллофаны	50–100	– » –
Цеолиты	100–300	– » –
Гидроксиды Fe и Al (рН 8)	0,5–1,0	Soil Chemistry, 1976
Альбит	1,0	– » –
Биотит	3,0	– » –
Гуминовые кислоты	500–900	Л.Н. Александрова, 1980
Фульфокислоты	700–1200	– » –
Гумус в целом	200–300	Д.Л. Пинский, 1997

Вклад того или иного компонента в ЕКО почвы будет зависеть от его содержания и характера взаимодействия с другими веществами. Часто это взаимодействие сопровождается снижением величины ЕКО, свойственной индивидуальным компонентам. Например, емкость катионного обмена гуму­са почвы в целом заметно 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.

Очень тесная взаимосвязь наблюдается между ЕКО и размером почвенных частиц. Крупные фракции механических элементов, состоящие в основном из первичных минералов, практически не учитывают в обменных реакциях. С уменьшением размера механических элементов и увеличеснием в их составе количества глинистых минералов ЕКО существенно возрастает (табл.5).

Таблица 5

ЕКО различных гранулометрических фракций чернозема, мг–экв/100 г

(К.К. Гедройц, 1955)

Размер частиц, мм
0,25–0,005	0,005–0,001	0,001–0,00025	< 0,00025
0,5	15,0	37,2	69,9

В то же время необходимо учитывать, что тонкодисперсные частицы, особенно в гумусовых горизонтах, всегда обогащены органическим веществом, которое обладает высокой емкостью катионного обмена. В зависимости от содержания органического вещества его вклад в ЕКО почвы составляет 20-70 %.

Существенное влияние на величину ЕКО почвы оказывает реакция среды. С увеличением рН 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 атмосферных коллоидов и они приобретают способность к обменному поглощению катионов. Все это способствует увеличению ЕКО почвы по мере возрастания рН (рис.) В связи с этим Д.С. Орлов (1986) предложил выделять три вида емкости катионного обмена почв.

Стандартная ЕКО – определяется с помощью буферного раствора Ва²⁺, имеющего рН 6,5.

Реальная (эффективная) ЕКО – определяется с помощью небуферных растворов нейтральных солей. С определенной долей допущения об эффективной ЕКО можно судить по сумме обменных катионов.

Дифферетрлальная (рН-зависмимая) ЕКО – характеризует изменение ЕКО при изменении рН на единицу: ЕКО / рН. Определяется обычно пу­тем насыщения почв катионами одного вида при двух различных значениях рН.

В зависимости от отмеченных выше особенностей емкость катионного обмена может варьировать в очень широких пределах. Для различных почв можно указать следующие, обычно встречающиеся значения ЕКО:

Почва ЕКО,

мг–экв на 100 г почвы

Дерново-подзолистая песчаная 3–6

Дерново-подзолистая среднесуглинистая 10–20

Дерново-подзолистая глинистая 15–25

Серая лесная среднесуглинистая 15–30

Чернозем типичный тяжелосуглинистый 60–70

Чернозем южный глинистый 20–40

Светло-каштановая тяжелосуглинистая 15–25

Серозем светлый среднесуглинистый 8–10

Краснозем суглинистый 15–25

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

Емкость анионного обмена (ЕАО.) Этот показатель 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. По имеющимся оценкам чаще всего сумма положительных зарядов в ППК составляет лишь 1–5% от суммы отрицательных. Однако в некоторых почвах, как правило формирующихся на аллитных и ферраллитных корах выветривания, ЕАО может достигать заметных величин – 10–20 мг–экв на 100 г почвы, тогда как эффективная ЕКО находится в пределах 5–10 мг–экв на 100 г почвы.

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