Поглотительная способность почв.

Поглотительная способность – свойство почвы поглощать твёрдые, жидкие и газообразные вещества, находящиеся в соприкосновении с твёрдой фазой почвы.

Учение о поглотительной способности почв разработано выдающимся отечественным почвоведом К.К. Гедройцем. Он выделил пять типов поглотительной способности:

1. Механическая – способность почвы механически задерживать в своих порах частицы другого вещества. Почва действует как фильтр, закрепляет фильтрующиеся через неё частицы. Этот вид поглощения широко используется при очистке сточных вод, при очистке воды на водоочистительных станциях.

2. Физическая поглотительная способность – способность твёрдых частиц поглощать целые молекулы отдельных веществ, связанная с притяжением и концентрацией их вокруг коллоидной частицы. Объясняется это явление наличием свободной поверхностной энергии у коллоидов. Примером физической поглотительной способности является сорбированная форма воды в почве (гидроскопическая и плёночная).

3.Химическая поглотительная способность - способность образовывать труднорастворимые вещества при химических реакциях отдельных компонентов почвенного раствора. Процессы химического поглощения особенно широко развиты по отношению к фосфатам.

4.Физико-химическая (обменная) поглотительная способность заключается в обмене ионов, адсорбированных почвой на ионы почвенного раствора. Под действием поверхностной энергии отдельные ионы притягиваются к поверхности твёрдых частиц почвы (физическое явление) и затем вступают в химические обменные реакции с ионами, находящимися в растворе (химическое явление).

Обмен ионами идёт в эквивалентных количествах. От обычных реакций химического обмена эти реакции отличаются тем, что идут лишь на поверхности коллоидов и не затрагивают молекулы внутри коллоидов. В связи с преобладанием в составе коллоидной части почвы отрицательно заряженных коллоидов, почвой поглощаются главным образом катионы.

5.Биологическая поглотительная способность – это поглощение растениями и почвенной микрофлорой элементов питания из почвенного раствора. Растения избирательно поглощают различные вещества, а при отмирании обогащают ими почву.

Почвенный поглощающий комплекс

Почвенный поглощающий комплекс (ППК) – высокодисперсная часть почвы, обуславливающая её поглотительную и обменную способность. Это совокупность почвенных частиц, обладающих свойствами коллоидов.

Понятие о ППК было введено в почвоведение К.К. Гедройцем. Он установил, что почвы содержат некоторое количество катионов, не растворимых в дистиллированной воде, не легко переходящих в раствор при обработке почвы раствором нейтральной соли (NaCI, BaCI₂ и др.). При этом часть катионов нейтральной соли поглощаются почвой, а взамен поглощённой части в растворе появляются в эквивалентном количестве другие катионы, или в ряде случаев – водородной ион.

ППК состоит из двух частей: 1) адсорбентов – коллоидов; )поглощенных катионов и анионов. В состав коллоидов входят минеральные, органические и органно-минеральные вещества. Большинство коллоидов в почве находятся в виде геля, образуя клей между более крупными частицами почвы. При этом органические коллоиды обладают значительно большей поглотительной способностью, чем минеральные. По данным К.К. Гедройца, в чернозёме, содержащем 10% гумуса, около 50% ёмкости обмена обусловлено органической частью.

Другая составная часть ППК – катионы и анионы, поглощённые коллоидами и способные к обменным реакциям. Так как большинство почвенных коллоидов несёт отрицательный заряд, поэтому способно поглощать и обменивать преимущественно катионы.

Ёмкость поглощения (обменная ёмкость) – максимальное количество поглощённых катионов (в мг экв на 100 г почвы), способных к обмену на другие катионы. В большинстве почв ёмкость поглощения составляет 15-35 мг экв на 100 г почвы; в глинистых почвах, богатых органическим коллоидом – 60-65 мг экв на 100 г почвы; в песчаных, бедных коллоидами почвах – 2-3 мг экв на 100 г почвы. Ёмкость поглощения одной и той же почвы – величина непостоянная, зависит от содержания коллоидов, (т.е. от механического состава и содержания гумуса), от кислотно-щелочных условий.

Каждому типу почв свойственно преобладание того или иного катиона в составе ППК. В зависимости от состава обменных катионов К.К. Гедройц разделил все почвы на 2 группы:

- почвы, насыщенные основаниями – это почвы, ППК которых содержит одни поглощённые основания Ca²⁺, Mg²⁺, Na⁺.

- почвы, ненасыщенные основаниями – почвы, ППК которых не полностью насыщен основаниями, в нём содержатся ионы H⁺ и Al³⁺ .

Количество поглощённых оснований принято называть суммой поглощённых оснований. Насыщенность основаниями у разных типов почв одинакова. Она близка к полной (100 %) у чернозёмов и каштановых и неполной (30-60 %) у почв ненасыщенных – подзолистых, краснозёмов, желтозёмов.

Контрольные вопросы

1.Что такое почвенные коллоиды, их состав, строение?

2.Свойства почвенных коллоидов и их значение.

3.Какие виды поглотительной способности зависят от свойств почвенных коллоидов?

4.Поглотительная способность почв и ее значение?

Литература

1.Добровольский В.В. География почв с основами почвоведения.- М., 2007. С.–С.87-93.

2. Геннадиев А.Н., Глазовская М.А. География почв с основами почвоведения.- М., 2007.- С.139-155.

3. Почвоведение / Под. Ред. Кауричева И.С., М.: Агропромиздат, 2008. – С. 153-177.

2.4. ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПОЧВ

Почвенный раствор

В почве вода взаимодействует с различными минеральными и органическими соединениями, обогащаясь их растворимой частью, поэтому жидкая фаза почвы всегда представляет собой раствор (почвенный раствор).

Почвенный раствор – это жидкая фаза почвы, находящаяся в свободном состоянии и заполняющая почвенные поры. Почвенный раствор появляется в почве с первыми каплями воды, количество его увеличивается по мере возрастания влажности почвы и достигает максимума при состоянии её полной влагоёмкости. Почвенный раствор имеет огромное значение в генезисе почв и их плодородии:

1) участвует в преобразовании (разрушении и синтезе) минеральных и органических соединений;

2) в перемещении различных веществ по профилю почвы;

3)растения поглощают воду и элементы питания из почвенного раствора.

Основные химические и биологические процессы в почве могут совершаться только при наличии свободной воды. Многие вещества содержатся в свободной воде в виде истинных или коллоидных растворов. Почвенный раствор играет настолько важную роль в почвообразовании и питании растений, что Г.Н. Высоцкий образно называл его кровью почвы. В состав раствора входят:

1) минеральные, органические и органно-минеральные вещества в виде молекул, ионов и коллоидов;

2) растворённые газы (CO_2, O₂ и др.).

Большая часть соединений находится в почвенном растворе в виде ионов. Основные анионы: HCO₃^- ,CO₃^2-, NO₃^-, NO₂^- ,SO₄^2-, CI^-, PO₄^3- , HPO₄^2-, H₂PO₄^-. Основные анионы поступают в почвенный раствор преимущественно в результате биологических процессов. Содержание фосфат, хлор и сульфат ионов обусловлено преимущественно растворением соответствующих минералов и разрушением растительных остатков.

Основные катионы постоянно находятся в значительном количестве Ca²⁺, Mg²⁺ ,Na⁺ ,K⁺ ,NH₄⁺ , H⁺. В почвенном растворе некоторых почв содержатся Fe²⁺ ,Fe³⁺, Al³⁺. В растворе засолённых почв резко увеличивается количество Na⁺, Mg²⁺. Помимо минеральных соединений в почвенном растворе постоянно присутствуют водорастворимые органические соединения: фульвокислоты, органические кислоты, аминокислоты, спирты, углеводы и др.

Важное значение для роста растений имеет концентрация почвенного раствора. Обычно она не велика и не превышает нескольких граммов вещества на литр раствора. Концентрация соединений, входящих в почвенный раствор, обуславливает его осмотическое давление. Потребление влаги и элементов питания растениями будет нормальным при условии, если осмотическое давление почвенного раствора будет ниже осмотического давления клеточного сока, поэтому концентрация почвенного раствора должна быть невысокой (слабой).

По концентрации почвенного раствора все почвы делятся на незасоленные и засоленные. В незасолённых почвах концентрация почвенного раствора невелика (от одного до нескольких грамм на 1 л раствора), преобладают углекислые соли кальция. В засолённых почвах концентрация почвенного раствора составляет несколько десятков и сотни граммов на 1 литр раствора (до 300-400 г/л). Резко повышено содержание сульфатов, хлоридов Mg, Na, соды.

Такое изменение состава растворов связано с различной степенью растворимости солей: при увеличении концентрации в первую очередь начинает выпадать в осадок углекислый кальций, затем гипс, в тоже время как хорошо растворимые MgSO₄ ,Na₂SO₄ и особенно хлориды Mg, Na в растворе относительно и абсолютно накапливаются. В первую очередь переходят в почвенный раствор наиболее растворимые соли, а выпадают из него наименее растворимые.

Солевой состав почвенного раствора по-разному влияет на жизнь растений, так как среди растворимых солей могут быть соли безвредные и вредные для культурных растений. К вредным солям следует отнести NaCl, MgCl₂, CaCl₂ ,Na₂SO₄, Mg₂SO₄, Na₂CO₃. Наиболее вредной солью является сода (NaHCO₃), угнетающее действие которой уже сказываются при концентрации более 0,2 % .