15. Понятие о поглотительной способности почвы. Основные этапы развития учения о поглотительной способности почв (к.К. Гедройц, а.П. Соколовский, г. Вигнер, н.И. Горбунов и др.)

Процессы поглощения, протекающие в почвах, объединя-

ют самые разнообразные явления как сорбционной природы,

так и не связанные непосредственно с сорбцией на частицах

почвы. Явление поглощения было известно еще в Древней Гре-

ции и Древнем Риме и широко использовалось мореходами для

опреснения воды.

Поглотительной способностью почвы называется способ-

ность почвы поглощать газы, пары и растворенные или взму-

ченные в воде соединения. Наиболее четко и полно учение о

поглотительной способности было разработано К.К. Гедрой-

цем, который выделил пять видов поглотительной способно-

сти, отличающихся один от другого механизмом поглощения,

поглощаемыми веществами и ролью в почвообразовании и пло-

дородии почв. Совокупность компонентов почвы, участвую-

щих в процессах поглощения, К.К. Гедройц назвал почвенным

поглощающим комплексом (ППК). Основную часть ППК со-

ставляют почвенные коллоиды.

К.К. Гедройц выделил следующие виды поглотительной

способности: механическую, физическую, физико-химическую

(обменную), химическую и биологическую.

Механическая поглотительная способность — свойство

почвы, как всякого пористого тела, задерживать в своей толще

твердые частицы крупнее, чем система пор. При механическом

поглощении задерживаются лишь такие частички, диаметр ко-

торых больше диаметра пор почвы.

Величина этого вида поглощения зависит от грануломет-

рического состава почвы: чем она тяжелее по гранулометриче-

скому составу, тем тоньше диаметр ее пор, тем выше, следова-

тельно, механическое поглощение.

Механическая поглотительная способность играет нема-

ловажную роль в почвообразовании и плодородии почвы. Она

предотвращает вымывание из нее илистых и коллоидных ча-

стиц, находящихся в профиле. Благодаря механическому

поглощению из пахотного слоя не вымываются вносимые удо-

брения, например, плохо растворимые в воде минеральные удо-

брения (фосфоритная мука).

Физическая (молекулярная) поглотительная способность

подразумевает увеличение концентрации молекул растворенно-

го вещества на поверхности твердых частиц почвы, окружаю-

щего почвенные коллоиды. Поглощение молекул при этом

происходит вследствие того, что поверхность почвенных кол-

лоидов обладает свободной энергией.

Путем физического поглощения в почве могут накапли-

ваться пары воды и разнообразные газы. Наиболее энергично

поглощается вода и аммиак, менее энергично — углекислый

газ и совсем слабо — кислород и молекулярный азот. При

поглощении паров вокруг коллоидных частиц создаются вод-

ные оболочки, которые при малой толщине прочно удержива-

ются ими. Утолщаясь, эти оболочки приобретают некоторую

подвижность, а вода становится частично доступной для расте-

ний.

Физико-химическая, или обменная поглотительная

способность, по Гедройцу, состоит в свойстве почвы обмени-

вать некоторую часть катионов, содержащихся в твердой фазе

на эквивалентное количество катионов почвенного раствора.

В реакциях обмена участвуют только катионы, так как

почвенные коллоиды заряжены в основном отрицательно и в

диффузном слое находятся положительные ионы. Обменное

поглощение всегда строго эквивалентно.

Способность поглощения у разных катионов различна и

зависит от их валентности и относительной атомной массы:

чем выше валентность катиона, а в пределах одной валентнос-

ти — относительная атомная масса, тем выше и энергия погло-

щения.

Все катионы по этим признакам Гедройц расположил в

следующий ряд: Na+<NH4

+<K+<Mg2+<H+<Ca2+<Ba2+<Al3+ <Fe3+.

Исключение из этого правила — одновалентный катион водо-

рода, который, имея наименьшую среди ионов атомную массу

(равную 1), находится между двухвалентными катионами —

кальцием и магнием.

Сумма всех катионов, находящихся в диффузном слое

почвенных коллоидов и способных к обмену, называется емко-

стью поглощения и выражается в мг-экв на 100 г почвы. Ве-

личина емкости поглощения в минеральных почвах колеблется

от 2—5 до 50—60 мг-экв на 100 г почвы и зависит от содержа-

ния гумуса и количества минеральных коллоидов.

Состав поглощенных катионов в различных почвах неоди-

наков. Наиболее распространены катионы кальция и магния.

Кроме того, в заметном количестве в основных типах почв Рос-

сийской Федерации присутствуют Н+, AI3+, K+ и Na+.

Обменные катионы оказывают большое влияние на свой-

ства почв и условия жизни сельскохозяйственных растений.

Двухвалентные катионы — кальций и магний — хорошие коа-

гуляторы. Почвенные коллоиды они переводят в гель, сохраняя

тем самым активную часть почвы и способствуя образованию

структуры. Реакция почвы, насыщенной кальцием и магнием,

нейтральная, поэтому в ней создаются благоприятные условия

для деятельности микроорганизмов.

Одновалентные катионы — калий и натрий — при насы-

щении почв сильно пептизируют почвенные коллоиды, что

приводит к разрушению почвенной структуры. Эти катионы

обусловливают щелочную реакцию, подавляющую деятель-

ность микроорганизмов. Питательный режим складывается не-

благоприятно.

Поглощенные водород и алюминий обусловливают потен-

циальную кислотность почв.

Биологическая поглотительная способность выражается

в виде коагуляции почвенных коллоидов, сущность которой за-

ключается в поглощении почвенной биотой и корнями расте-

ний веществ из почвенного раствора.

Интенсивность биологического поглощения зависит от

аэрации, влажности и других свойств почвы, служащих источ-

ником пищи и энергетического материала для преобладающих

в почве микроорганизмов. Процессы биологического поглоще-

ния, изменяя концентрацию и состав почвенного раствора, су-

щественно влияют на многочисленные сорбционные равнове-

сия, складывающиеся в почве, и состояние сорбционного комплекса почвы.