13. Почвенный поглощающий комплекс. Строение мицеллы. Физическое состояние почвенных коллоидов.

Почва состоит из частиц различного размера. Наиболее мелкие частицы диаметром от 0,02 до 0,0001 нм называются почвенными каллоидами.

По происхождению почвенные каллоиды бывают минеральными, органическими и органо-минеральными.

- Минеральные каллоиды. Образуются при выветривании горных пород. Это глинистые минералы, полуторные оксиды и каллоидные формы кремнезема.

Каллоиды, несущие только отрицательный заряд, называются ацетоиды. Каллоиды, несущие положительный заряд, называются базоиды. Каллоиды переменного заряда называются амфолитоиды.

- К органическим каллоидам относят гумусовые вещества почвы. Большинство из них амфолитоиды.

- Органо-минеральные каллоиды образуются при взаимодействии органических и минеральных каллоидах. В эту группу входят разное по составу и свойствам каллоиды.

По отношению к воде различают гидрофильные и гидрофобные каллоиды.

Гидрофобные каллоиды хорошо набухают, и почвы с высоким содержанием таких каллоидов хорошо увлажняются.

Гидрофобные свойства каллоидов проявляются в пониженной смачиваемости.

Наибольшее содержание каллоидов наблюдается в глинистых и суглинистых почвах с высоким содержанием гумуса (может достигать до 30-40%).

Каллоиды имеют сложное строение. Внутренняя часть каллоидной частицы (мицелла) – это ядро. Оно состоит из недессоциированных молекул. Оно может быть аморфным или кристаллическим. На поверхности ядра находится двойной слой ионов. Внутренний слой ионов называется потенциал определяющий. Ионы этого слоя неподвижны, прочно связаны с ядром. Ядро мицеллы вместе с потенциал определяющим слоем называется гранулой. Внешний слой называется компенсирующим. Ионы этого слоя имеют противоположный заряд, и так же является неподвижными. Гранула вместе с компенсирующим слоем образует частицу или мицеллу. За пределами компенсирующего слоя лежит диффузный слой ионов, способных обмениваться на ионы почвенного раствора. Таким образом, каллоидная мицелла состоит из ядра и двух противоположно заряженных слоев ионов, между которыми возникает разность потенциалов.

Каллоиды могут находиться в двух состояниях – это состояние золя (каллоидный раствор) и состояние геля (каллоидный осадок). Процесс перехода каллоидов из состояния золя в состояние геля называется коагуляция. Процессы коагуляции каллоидов способствуют структурообразованию и улучшению физических свойств. Процесс, обратный коагуляции, при котором каллоиды переходят из геля в золь, называются пептизацией. При пептизации разрушается агрономически ценная структура и ухудшаются свойства почвы.

14. Кислотность и щелочность почв. Природа почвенной кислотности и щелочности, их экологическое значение.

Реакция среды имеет существенное значение для направленности почвенных процессов и уровня почвенного плодородия. Кислотно-щелочные условия зависят от типов почв и могут колебаться в широких пределах. Черноземы, коричневые почвы, сероземы характеризуются нейтральными условиями, щелочная реакция характерна для солонцов и солонцеватых почв, кислые условия типичны для почв влажных лесов. К ним относятся подзолистые, серые, бурые лесные, красноземы, желтоземы.

Кислотность почвы вызывается ионами Н⁺. Различают актуальную и потенциальную кислотность.

Актуальная кислотность обусловлена ионами Н в почвенном растворе и выражается величинами рН. Показатель рН характеризует условия среды в водных растворах в том числе и в почвенных. Он отражает концентрацию водородных и гидроксильных ионов.

Потенциальная кислотность имеет сложную природу. Главным образом она зависит от содержания обменных Н⁺ и Al⁺ в почвенно-поглощающем комплексе. В результате реакции обмена ионы Н и Al повышают кислотность почвенного раствора. Сильную кислую реакцию среды могут создавать при окислении различные сульфиды.

Различают также актуальную и потенциальную щелочность.

Актуальная щелочность обусловлена присутствием в почве гидролитически щелочных солей (Na₂CO₃ – сода – самая агрессивная, NaHCO₃, Ca(HCO₃)₂, MgCO₃, Mg(HCO₃)₂).

Потенциальная щелочность характерна для почв солонцеватых с обменным Na в почвенно-поглощающем комплексе.

В создании определенной реакции среды велика роль органических остатков. Лесная подстилка подзолистых и серых лесных почв имеет обычно рН от 3,5 до 5. Гумусовые вещества, которые образуются в подстилке еще более кислые (от 3 до 3,5 рН). Особенно кислыми являются продукты разложения мхов (от 2,5 до 3 рН). При разложении растительного опада в лесных биогеоценозах образуются и свободные органические кислоты типа уксусной, щавелевой, лимонной и т.д. Антропогенные подкисления почв вызываются кислыми продуктами отходов. Это Cl₂, HCl, H₂S, SO₃, NO₃, NO, CO₂.

Диапазон рН от 4 до 5. Это резкокислая реакция среды. Характерна для сильноподзолистых и болотных почв. При таком рН доступность фосфатов понижена, железо, алюминий, марганец подвижны и оказывают на растения токсичное действие. Исключение составляет чай. Деятельность бактерий понижена, грибов повышена. Сельскохозяйственные растения нуждаются в изменении рН, но известкование нужно применять осторожно, т.к. это вызывает разрушение органических веществ и ухудшение физических свойств.

Диапазон рН от 5 до 5,5. Это сильнокислая реакция среды. Характерна для подзолистых, дерно-подзолистых, бурых лесных ненасыщенных, желтоземов. При суглинистом и глинистом гранулометрическом составе характерны плохие физические свойства и склонность к уплотнению. Используется под чай.

Диапазон рН от 6 до 6,5. Слабокислая реакция среды. Характерна для выщелоченных черноземов, серых и бурых лесных почв. Фосфаты в доступном состоянии, токсичность Al и Mn отсутствует, условия минерального и азотного питания близки к оптимальным. Благоприятные физические условия при некоторой склонности к уплотнению.

Диапазон рН от 6,5 до 7,5. Это нейтральная реакция среды. Типична для черноземных почв. Благоприятные физические условия, интенсивность, микробиологическая активность, хорошая оструктуренность, оптимальные условия минерального питания и высокий уровень плодородия.

Диапазон рН от 7,5 до 8,5. Слабощелочные условия. Характерны для южных черноземов и карбонатных почв. Фосфаты, железо, цинк, марганец могут быть в дефиците, возможен хлороз растений. Физические свойства у карбонатных черноземов благоприятные, у солонцеватых почв неудовлетворительные. Микробиологическая активность, нитрификационная способность и условия азотного питания хорошие.

Диапазон рН от 8,5 до 10. Это сильнощелочные почвы. Это группа, которую составляют почвы с повышенной щелочной реакцией материнской породы. Характерна для многих черноземов и каштановых почв.

Реакция различных растений на кислотность различная. Существуют растения ацидофилы. Например чайный куст, тунк, клевер, люпин.

Большая группа растений предпочитает нейтральные или слабощелочные условия. Это все полевые, зерновые культуры.

В широком диапазоне рН выращиваются кукуруза, рис и табак.

Для плодовых насаждений нормальная реакция среды от 6 до 8 рН, а для винограда предпочтительны более щелочные условия.