Лекция

Тема: Состав обменных катионов Кислотность. Щелочность. Буферность почв

Различные почвы существенно отличаются друг от друга по составу обменных катионов.

Катионы, или анионы, поглощенные почвенными коллоидами (ППК) и способные к обменным реакциям, называют обменными катионами или обменными основаниями.__

Общее содержащие всех обменных катионов, кроме водорода (Н⁺) и алюминия (Al³⁺) называют суммой обменных оснований. Различают почвы насыщенные и ненасыщенные основаниями.

Состав обменных катионов зависит от:

- типа почвообразования,

- состава материнской породы,

- состава грунтовых вод (если они залегают близко к поверхности).

Значение:

Состав обменных катионов определяет устойчивость ППК к действию воды

Na⁺ < NH₄⁺ < K⁺ < H⁺ < Mg²⁺ < Ca²⁺ < Ba²⁺ < Al³⁺ < Fe³⁺

(в порядке возрастания влияния)

Наилучшие условия для питания растений создаются при преобладании в ППК Ca²⁺ и катионов, необходимых для питания растений. Такие почвы обладают устойчивым ППК. Коллоиды находятся в форме водоустойчивого геля. Они способны склеивать другие частицы. В связи с этим обладают хорошей структурой. Почвы, насыщенные однозарядными катионами (и особенно Na⁺), легко подвергаются расплывающему действию воды. Коллоиды при увлажнении переходят в состояние золя. Такие почвы набухают, заплывают, подвержены слабой аэрируемости и водопроницаемости. При высыхании они резко уменьшаются в объеме, из-за этого разбиваются вертикальными трещинами на отдельные блоки. Это приводит к разрыву корневой системы растений. Биологические функции таких почв существенно нарушаются.

Задания: Самостоятельно по методичке (учебнику) изучить:

- ППК, насыщенные и ненасыщенные основаниями;

- сумма поглощенных оснований, емкость поглощения, степень насыщенности почв основаниями;

- роль однозарядных, двух- и трехзарядных катионов в ППК.

Состав и концентрация почвенного раствора

Почвенный раствор (жидкая фаза почвы) – активный компонент почвы, который осуществляет перенос веществ внутри нее, вынос их из почвы и снабжает растения водой и растворенными элементами питания.

Основные показатели почвенного раствора:

1. Состав и концентрация

2. Осмотическое давление

3. Реакция почвенного раствора

Состав и концентрация почвенного раствора

Концентрация почвенного раствора невелика. Обычно не превышает нескольких граммов вещества на литр раствора. Исключение составляют засоленные почвы, в которых содержится растворимых веществ десятки и даже сотни граммов на литр.

В почвенном растворе содержатся:

- минеральные вещества,

- органические вещества,

- органо-минеральные вещества

они представлены в ионной, молекулярной и коллоидной формах

- растворенные газы (СО₂, О₂ и др.).

Минеральные соединения в составе почвенного раствора могут быть представлены анионами (НСО₃^-, СО₃^2-, NO₂^-, SO₄^2-, Cl^-, H₂PO₄^-, HPO₄^2-) и катионами (Ca²⁺, Mg²⁺, Na⁺, NH₄⁺, K⁺, H⁺). В сильнокислых почвах могут быть также Al³⁺, Fe³⁺, а в заболоченных – Fe²⁺. В почвенном растворе засоленных почв содержится много Cl^-, SO₄^2-, Ca²⁺, Mg²⁺, Na⁺.

Из органических веществ в почвенном растворе присутствуют гумусовые кислоты, водорастворимые вещества органических остатков, продукты жизнедеятельности растений и микроорганизмов (органические кислоты, сахара, аминокислоты, ферменты, спирты и др.).

Органо-минеральные соединения представляют собой комплексы соединений органических веществ кислотной природы (гумусовые кислоты, низкомолекулярные органические кислоты) с катионами.

Почвенный раствор представляет собой подвижную систему. Химический состав почвенного раствора существенно изменяется по генетическим горизонтам одного и того же типа почвы. Максимум органических веществ находится в почвенном растворе гумусовых горизонтов. Вниз по профилю почвы их количество резко уменьшается. В почвенных растворах нижних горизонтов черноземов, каштановых почв, сероземов и солонцов возрастает количество минеральных соединений – карбонатов, гипса, легкорастворимых солей.

Соотношение минеральной и органической частей почвенного раствора неодинаково в разных почвах.

Примеры:

1) Для болотных, подзолисто-болотных и целинных дерново-подзолистых почв характерно преобладание в почвенном растворе органических веществ.

2) В черноземах отмечено равное количество органических и минеральных частей в почвенном растворе.

3) В заселенных почвах больше минеральных соединений.

2. Осмотическое давление почвенного раствора

Имеет важное значение для растений. Влияет на поступление воды в растительные клетки.

Если оно равно или выше осмотического давления клеточного сока растений, то поступление воды в клетки растений прекращается, и оно погибает.

Р осмотическое почвенного раствора ≥ Р осмотического клетки – прекращается поступление воды в растение.

Осмотическое давление зависит от:

1. концентрации почвенного раствора (содержания веществ и влажности почвы);

2. степени диссоциации растворенных веществ;

3. интенсивности биологических процессов.

Его величина достаточно динамична. Она изменяется в зависимости от конкретных условий. Наиболее высокое Р осмотическое почвенного раствора у засоленных почв с высокой поглотительной способностью.

3. Реакция почвенного раствора

Она обусловлена концентрацией и составом растворимых соединений. Определяется соотношением свободных ионов водорода (Н⁺) и гидроксила (ОН^-) в почвенном растворе.