Почвенный раствор и реакция почвы

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

Воду и элементы питания растения поглощают из почвенного раствора. С ним связано и передвижение различных веществ по профилю почвы. Для жизни растений большое значение имеет состав, концентрация и реакция почвенного раствора.

Почвенный раствор содержит различные химические соединения:

- минеральные (анионы HCO₃^–, CO₃^2–, NO₃^–, NO₂^–, SO₄^2–, Cl^–, H₂PO₄^–, HPO₄^2– и катионы Ca²⁺, Mg²⁺, Na⁺, NH₄⁺, K⁺, H⁺),

- органические (гумусовые кислоты и их соли, простые органические кислоты и их соли, аминокислоты и др.),

- органоминеральные вещества (комплексные соединения различных органических веществ кислотной природы с поливалентными катионами),

- растворенные газы: CO₂, O₂ и др.

В течение всего периода вегетации необходимо регулировать состав почвенного раствора, т. к. элементы питания должны находиться в нем в определенных соотношениях.

Важное значение для роста растений имеет концентрация почвенного раствора. Концентрация соединений, входящих в почвенный раствор, обусловливает его осмотическое давление. Оно у растворов различных почв неодинаково и колеблется от 1,01×10⁵–3,03×10⁵ Па. Осмотическое давление клеточного сока корневой системы большинства сельскохозяйственных растений не превышает 5,05×10⁵–8,08×10⁵ Па. Потребление влаги и элементов питания растениями будет нормальным при условии, если осмотическое давление почвенного раствора ниже осмотического давления клеточного сока, поэтому концентрация почвенного раствора должна быть невысокой (слабой).

По концентрации почвенного раствора все почвы делятся на незасоленные и засоленные. Большинство типов почв в нашей стране относится к незасоленным; сухой остаток в них составляет от одного до нескольких граммов на 1 дм³ раствора, при содержании легкорастворимых солей меньше 0,25 мас.д., %.

Реакция почвы. Почвенный раствор обладает различной реакцией, которая проявляется при взаимодействии почвы с водой или с растворами солей. Носителями реакции в почве могут быть почвенный раствор и почвенные коллоиды. Почвенный раствор с нейтральной реакцией имеет рН=7, с кислой – рН<7, со щелочной – рН>7. Для большинства растений лучшая реакция почвенного раствора – нейтральная, слабокислая или слабощелочная.

Нейтральная реакция почвы или близкая к ней создается в почве типа черноземов. Почвенный поглощающий комплекс этих почв насыщен кальцием и магнием. При взаимодействии почв с водой и растворами нейтральных солей практически не происходит изменения концентрации ионов водорода в вытяжках.

Кислая реакция характерна для почв, не насыщенных основаниями. Наиболее кислую реакцию имеют болотные почвы верховых торфяников. Кислой реакцией почвенного раствора характеризуются подзолистые и дерново-подзолистые почвы (pH 4–6). Наиболее щелочная реакция у солончаков, особенно содовых (pH 8–9 и выше).

Различают два вида почвенной кислотности: актуальную и потенциальную.

Актуальная кислотность почвы – кислотность почвенного раствора, она связана с содержанием свободных ионов водорода.

Потенциальная кислотность почвы – кислотность твердой фазы почвы, обусловленная обменными ионами водорода и алюминия в ППК. В этом виде кислотности выделяют две формы: обменную и гидролитическую. При взаимодействии почвы с растворами солей происходит обменная реакция, в результате в раствор вытесняются ионы водорода и алюминия.

Обменная кислотность проявляется при взаимодействии почвы с раствором нейтральной соли, например, КСl, NaСl, ВаСl₂. Принято использовать 1 М раствор КСl.

(почва)Н + КСl ® (почва)K + HCl (в растворе).

Обменная кислотность выражается в рН и мг-экв на 100 г почвы.

Гидролитическая кислотность проявляется при взаимодействии почвы с раствором ацетата натрия. Реакция происходит в слабощелочной среде по схеме

(почва)Н + СН₃СООNа ® (почва)Nа + СН₃СООН.

Водородные ионы уксусной кислоты и определяют кислотность. Гидролитическую кислотность выражают в мг-экв на 100 г почвы. По величине она больше обменной и актуальной.

Для улучшения свойств кислых почв проводится их известкование – применение извести для нейтрализации кислотности почвы. Известкование почв, при котором происходит замещение обменного водорода на кальций, протекает по следующей реакции:

H

(почва) + Са(НСО₃)₂ ® (почва)Са + 2Н₂О + 2СО₂.

H

При значении рН>7 почвенный раствор и почва имеют щелочную реакцию. Различают актуальную и потенциальную щелочность.

Актуальная щелочность обусловливается наличием в почвенном растворе солей сильных оснований со слабыми кислотами (К₂СО₃, КНСО₃, Na₂СО₃, NaНСО₃).

Потенциальная щелочность обнаруживается у почв, содержащих натрий в поглощенном состоянии (в ППК). При взаимодействии такой почвы с водой в присутствии диоксида углерода всегда содержащегося в растворе, происходит следующая реакция:

Na H

а) (почва) + Н₂О +СО₂ ® (почва) + Na₂СО₃;

Na H

б) Nа₂СО₃ + 2Н₂О ® 2NаОН + Н₂СО₃.

Образующийся карбонат натрия резко подщелачивает раствор, поскольку при его гидролизе гидроксид-ионы (при диссоциации NаОН) преобладают в растворе, величина рН возрастает до 9–10.

На солонцах и солонцеватых почвах проводят гипсование, при этом обменный натрий заменяется кальцием:

Na

(почва) + СаSO₄ ® (почва)Са + Nа₂SO₄.

Na

Легкорастворимый сульфат натрия вымывается вниз по профилю почв.