7.4 Понятие о кислотности и щелочности почвы

Характерным свойством почвы является ее реакция. Она определяется соотношением свободных ионов Н⁺ и ОН^- в почвенном растворе. Концентрация свободных ионов Н⁺ выражается величиной РН, представляющей отрицательный логарифм концентрации ионов водорода. РН=7 характеризует нейтральную реакцию, РН<7 – кислую и РН>7 – щелочную.

Реакция почвенного раствора в различных почвах колеблется от РН 3,5 до 8-9 и выше. Наиболее кислую реакцию имеют болотные почвы верховых торфяников. Кислой реакцией почвенного раствора характеризуются подзолистые и дерново-подзолистые почвы, а также красноземы (РН 4-6). Черноземы имеют реакцию близкую к нейтральной. Наиболее щелочная реакция у солончаков, особенно содовых (РН-8-9 и выше).

Сельскохозяйственные растения предъявляют разные требования к реакции почвы. Наиболее благоприятная слабокислая и слабощелочная реакция. С реакцией почвенного раствора тесно связана жизнедеятельность почвенной микрофлоры. В кислой среде преобладает грибная микрофлора, в нейтральной или слабощелочной – бактериальная.

С реакцией почвенного раствора связаны процессы превращения компонентов минеральной и органической частей почв, растворение веществ, образование осадков, миграция и аккумуляция веществ в почвенном профиле. Кислая среда является следствием развития в почве кислотности, щелочная реакция – следствие щелочности почвы.

Кислотность почвы - способность почвы подкислять воду и растворы нейтральных солей. Различают актуальную (активная) и потенциальную (скрытая) кислотность.

Актуальная кислотность обусловлена концентрацией свободных ионов Н⁺ и характеризует кислотность почвенного раствора. Потенциальная кислотность характерна для твердой фазы почвы. Между актуальной и потенциальной кислотностью в почве сохраняется подвижное равновесие

Н ⁺_тф Н⁺_п.р, но доминирующее значение во всех почвах имеет кислотность твердой фазы почвы.

В большинстве почв актуальная кислотность обусловлена угольной кислотой и ее кислыми солями. Причиной потенциальной кислотности почвы являются обменные ионы Н⁺ и Al⁺⁺⁺, т.к. при взаимодействии почвы с растворами солей эти катионы вытесняются в раствор и подкисляют его:

(ППК^-)Н⁺ + КCl (ППК^-) К⁺ + HCl;

(ППК^-)Al⁺⁺⁺ + 3KCl (ППК^-)К⁺ +AlCl₃

AlCl₃+3H₂O Al (OH)₃ + 3HCl

В зависимости от характера вытеснения Н+ и Al⁺⁺⁺ различают 2 формы потенциальной кислотности: обменную и гидролитическую.

Обменная кислотность проявляется при взаимодействии почвы с растворами нейтральных солей, которые образуются при соединении сильных оснований с сильными кислотами (KCl, BaCl₂, NaCl и т.п.)

Са⁺⁺

Н⁺ Са⁺⁺

ППК Аl⁺⁺⁺ +4КСl ППК^- Mg⁺⁺ + HCl + AlCl₃

Mg⁺⁺ 4K^{+ подкисляют раствор}

Г идролитическая кислотность проявляется при обработке почвы растворами гидролитически щелочных солей, т.е. солей, образовавшихся в результате реакции между сильным основанием и слабой кислотой (CH₃COONa, (CH₃COO)₂Ca и т. д.).

П ПК^-] H⁺ + 4 CH₃COONa + 3H₂O ППК^-]4Nа + 4CH₃COOH + Al (ОН)₃

Al³⁺

Гидролитическая кислотность обычно больше обменной. Она может рассматриваться как суммарная кислотность почвы, состоящая из актуальной и потенциальной кислотности. Кислотность выражается в миллиграмм – эквивалентах (м-экв) на 100г почвы.

Для устранения кислотности почв проводят известкование. При определении степени нуждаемости почвы в известковании следует учитывать насыщенность почвы основаниями (таблица 2), а также ее гранулометрический состав и набор культур в севообороте.

Таблица 2 -Деление почв по степени нуждаемости в известковании.

Степень нуждаемости в известко-вании	РН – солевой вытяжки	Степень насыщен-ности почвы основа-ниями (%)
Сильная	До 4,5	До 50
Средняя	4,6-5,0	50-70
Слабая	5,1-5,5	>70
Отсутствует	>5.5	>80

Дозу извести чаще всего рассчитывают по величине гидролитической кислотности. Для этого гидролитическую кислотность умножают на коэффициент 1,5; полученная величина означает дозу (в т/га), которая должна быть внесена в почву для доведения ее реакции до слабокислой

Если для известкования используют не чистый СаСО₃, то проводят перерасчет на содержание СаСО₃ в применяемом известковом материале, а для MgСО₃, СаО и Са(ОН)₂ пользуются соответственно коэффициентами 0,84;0,56 и 0,74. Можно также пользоваться дозами извести, предлагаемыми справочниками по удобрениям для отдельных почвенных разновидностей с учетом рН солевой вытяжки. На легких почвах с низкой буферностью полную дозу извести, рассчитанную по гидролитической кислотности, обычно уменьшают на 25-30%. Для отдельных культур (лен, картофель) дозу извести можно снизить на 50%. При расчете доз известкования освоенных торфяников необходимо иметь в виду значительно меньший объемный вес их по сравнению с минеральными почвами

Щелочность почвы обуславливается повышенной концентрацией в почве ионов гидроксила ОН^-. Различают актуальную и потенциальную щелочность. Актуальная щелочность обуславливается наличием в почве гидролитически щелочных солей (Na₂CO₃, NaHCO₃, Ca(HCO₃)₂ и др.).

N a₂CO₃ +2HOH H₂CO₃ +2Na⁺ +2OH^-

Потенциальная щелочность обнаруживается у почв, содержащих поглощенный Na.

Na⁺ H⁺

ППК Na⁺ + H₂CO₃ ППК H⁺ + Na₂CO₃

Na⁺ H⁺

Щелочность почвы устраняют гипсованием- традиционный способ ее нейтрализации. Дозу гипса для замены натрия на кальций в ППК вычисляют по формуле:

Х= 0,086· Na· H·d,

где, Х – доза гипса в т/га;

0,086 – миллиэквиваленты гипса, в г;

Na – содержание обменного натрия, в м-экв. на 100г почвы;

Н- мощность пахотного слоя, в см;

d – плотность массы мелиорируемого горизонта, г/см³.

С изменением реакции среды тесно связано важное свойство почв – их буферность, т.е. буферная способность.

Буферностью называют способность почвы противостоять изменению реакции почвенного раствора. Буферная способность различных почв неодинакова. Почвы, богатые карбонатами (черноземы, каштановые), хорошо противостоят смещению реакции в кислую сторону, тогда как почвы, обедненные основаниями (подзолы, красноземы), имеют высокую буферность при изменении реакции в щелочную сторону. Особенно низка буферность песчаных и супесчаных почв, а также содержащих мало органического вещества.

Благодаря этому замечательному свойству почвы (буферности) возможно применение хорошо растворимых солей в качестве минеральных удобрений, в противном случае в зонах вокруг гранул удобрений создавались бы губительные для растений концентрации солей.