10. Что такое емкость катионного обмена, сумма обменных оснований и степень насыщенности почв?

Под емкостью поглощения К.К. Гедройц понимал максимальное содержание катионов, которое может удержать почва в обменно-поглощенном состоянии. В настоящее время эту величину называют емкостью катионного обмена (ЕКО), она выражается в миллиграмм-эквивалентах на 100 гр почвы.

Основными насыщающими ППК катионами являются кальций, магний, калий, натрий, водород, алюминий, аммоний. Именно их и определяют при характеристике почв.

Сумму обменно-поглощенных катионов кальция, магния, калия и натрия называют суммой обменных оснований. ЕКО представляет собой сумму обменных оснований (S) плюс сумма обменно-поглощенных водорода (Н⁺ и алюминия (Al³⁺). Если почва не содержит в поглощенном состоянии водород или водород и алюминий, ее называют насыщенной основаниями, если содержит – ненасыщенной. Степень насыщенности почвы основаниями (%)

V = S · 100 : Т

где S – сумма обменно-поглощенных оснований, мг-экв/100г почвы; Т – емкость катионного обмена (S + Н⁺), мг · экв/100г почвы.

Таким образом, степень насыщенности почвы основаниями представляет собой выраженное в процентах количество оснований по отношению к общей сумме обменных катионов (включая водород и алюминий), находящихся в ППК.

Влияние обменно-поглощенных катионов на генетические и, агрономические свойства почв исключительно велико и различно.

11. Каковы происхождения и виды почвенной кислотности и щелочности

Кислотность почвы – способность почвы подкислять почву, а так же растворы солей. Различают два вида почвенной кислотности: актуальную и потенциальную.

Актуальная кислотность характеризует активность свободных ионов H⁺ в почвенном растворе и вызвана наличием в нем свободных кислот, гидролитически кислых солей. Для большинства почв актуальная кислотность обусловлена угольной кислотой и ее солями. Величина актуальной кислотности выражается в единицах рН (отрицательный логарифм активности ионов водорода). Нейтральную реакцию характеризует рН 7, кислую – рН < 7 и щелочную – рН > 7.

Актуальная кислотность определяется в водной вытяжке, в связи с чем к индексу рН добавляется буквенный индекс "в" (рНв).

В различных почвах рНв может находиться в пределах от 4 до 8 и более. Различные сельскохозяйственные культуры и микроорганизмы по-разному относятся к актуальной кислотности.

Например, сильнокислая реакция отрицательно сказывается на развитии пшеницы, ячменя, люцерны, гороха. А такие культуры как овес, рожь, картофель слабо реагируют на кислотность почв.

Потенциальная кислотность определяется количеством Н⁺ и Al³⁺, находящихся в почвенном поглощающем комплексе. Это кислотность твердой фазы почвы. Потенциальная кислотность подразделяется на обменную и гидролитическую.

Обменная кислотность определяется количеством поглощенных Н⁺ и Al³⁺, вытесняемых из почвы катионами нейтральных солей:

[ППК] Н⁺, Al³⁺, Ca²⁺ + 4KCl ↔ [ППК]Ca²⁺, 4К⁺ + HCl + AlCl₃;

AlCl₃ + 3H₂O → Al(OH)₃↓ + 3HCl

Образующаяся соляная кислота характеризует обменную кислотность. Она обычно выражается в рН_KCl.

При обработке почвы раствором нейтральных солей не все поглощенные ионы водорода и алюминия вытесняются из почвенного поглощающего комплекса. Более полное вытеснение их происходит при действии раствора гидролитически щелочных солей.

Гидролитическая кислотность определяется количеством поглощенных Н⁺ и Al³⁺, вытесняемых гидролитически щелочной солью (СН₃СООNа).

[ППК]H⁺, Al³⁺ + 4СН₃СООNа + 3H₂O → [ППК]4Na⁺+4 СН₃СООH⁺Al(OH)₃↓

Количество образующейся уксусной кислоты, эквивалентное количеству поглощенных водорода и алюминия в почве, определяет величину гидролитической кислотности, выражаемую в мг · экв. Н⁺ на 100 г почвы; обозначают ее Нг.

Гидролитическую кислотность рассматривают как суммарную кислотность почвы, состоящую из актуальной и потенциальной кислотности. Ее величина обусловливает ненасыщенность почв основаниями. Степень насыщенности почв основаниями V = S/(S + Нг)·100%. Где, S – сумма поглощенных металических катионов, (S + Нг) – емкость поглощения – Т.

Щелочность почв. Различают актуальную и потенциальную щелочность.

Актуальная щелочность обусловлена наличием в почве гидролитически щелочных солей [Na₂C0₃, NaHC0₃, Са(НСО₃)₂ и др.], которые при диссоциации определяют повышенную концентрацию гидроксил-ионов:

Na₂СО₃ + 2НОН ↔ Н₂СО₃ + 2Na⁺ + 20Н^-.

Актуальная щелочность выражается величиной рНв.

Потенциальная щелочность обусловлена содержанием обменно-поглощенного Na, который может переходить в раствор и подщелачивать его.

[ППК]2Na⁺ + Н₂СО₃ ↔ [ППК]2Н⁺+ Na₂C0₃.

Na₂CO₃ + 2H₂O → H₂CO₃ + Na⁺ + 2OH´

Сильная щелочность почвы, как и кислотность, оказывает неблагоприятное действие на развитие растений и микроорганизмов, усиливает пептизацию почвенных коллоидов, ухудшает структурное состояние почвы и ее физические свойства.