28 Билет

16. Значение различных видов поглотительной способности почв в питании растений и применении удобрений.

Способность почвы поглощать ионы и молекулы различных ве­ществ из раствора и удерживать их называется ее поглотительной способностью.

Различают пять видов поглотительной способ­ности: биологическую, механическую, физическую, химическую, физико-химическую.

БИОЛОГИЧЕСКАЯ ПОГЛОТИТЕЛЬНАЯ СПОСОБНОСТЬ

Она связана с наличием в почве живых корней растений и микро­организмов, которые избирательно поглощают из почвенного раствора азот и зольные элементы и переводят их в различные органические соединения своих тел. Вещества предохраняются от выщелачивания из почвы. В резуль­тате биологической деятельности в почве накапливается органиче­ское вещество.

Используя в качестве источника пищи и энергетического ма­териала органические вещества, микроорганизмы разлагают их, переводят содержащиеся в них элементы питания в минеральную, доступную для растений форму. В то же время они сами потреб­ляют некоторое количество питательных веществ (N, Р, S и др.) для построения своих тел, переводят их в органическую форму и в этом смысле являются конкурентами культурных растений.

Биологическое поглощение играет особенно большую роль в превращении азотных удобрений в почве.

МЕХАНИЧЕСКАЯ ПОГЛОТИТЕЛЬНАЯ СПОСОБНОСТЬ

Этот вид поглощения обусловлен свойством почвы, как всякого пористого тела, задерживать мелкие твердые частицы, взвешен­ные в воде и фильтрующиеся через нее. Механической поглотительной способностью обусловливается со­хранение в почве наиболее ценной коллоидной фракции. Вноси­мые в почву тонкоразмолотые удобрения (например, фосфоритная мука) не вымываются из ее верхнего слоя вследствие их механи­ческого поглощения.

ФИЗИЧЕСКАЯ ПОГЛОТИТЕЛЬНАЯ СПОСОБНОСТЬ

Это положительная или отрицательная адсорбция частицами почвы целых молекул различных веществ. Физическое поглощение за­висит главным образом от суммарной поверхности твердых частиц почвы. Общая поверхность частиц резко увеличивается с умень­шением их размера. Чем больше в почве мелкодисперсных ча­стиц, тем больше суммарная поверхность, на которой происходит поглощение.

Если молекулы растворенного вещества притягиваются части­цами почвы сильнее, чем молекулы воды, то у самой поверхности частиц, в пленке окружающего их раствора, создается повышен­ная концентрация этого вещества, а на некотором расстоянии от поверхности частиц концентрация будет ниже. В этом случае отме­чается положительная молекулярная адсорбция, положительное физическое поглощение. Так поглощаются молекулы, многих органических соединений — спиртов, органических кислот и осно­ваний, высокомолекулярных органических веществ. Из минераль­ных соединений почва положительно поглощает физически только щелочи. Для растворимых минеральных солей и неорганических кислот характерна, наоборот, отрицательная молекулярная ад­сорбция. При взаимодействии раствора минеральных солей с ча­стицами почвы к их поверхности сильнее притягиваются молекулы воды, поэтому в растворе, непосредственно прилегающем к по­верхности почвенных частиц, концентрация солей будет ниже, чем в окружающем растворе.

Отрицательное физическое поглощение наблюдается при взаи­модействии почвы с растворами хлоридов и нитратов.

Отрицательное физическое поглощение хлоридов и нитратов обусловливает их высокую подвижность в почве. Они легко пере­двигаются в ней вместе с почвенной влагой. При повышенной влажности из почвы, не занятой растительностью, возможно вымывание хлоридов и нитратов в нижележащие слои и даже в грунтовые воды, что необходимо учитывать при внесении удоб­рений. Такое вымывание С1~-иона имеет положительное значение, так как избыток его вреден для растений. Поэтому, например, удобрения, содержащие много хлора, предпочтительно вносить с осени, чтобы к посеву произошло хотя бы частичное вымывание хлора из пахотного слоя почвы. Для нитратов такое вымывание нежелательно, и, следовательно, нитратные удобрения лучше вносить весной, незадолго до посева или в подкормку.

ХИМИЧЕСКАЯ ПОГЛОТИТЕЛЬНАЯ СПОСОБНОСТЬ

Это способность почвы переводить и удерживать растворимые элементы питания в нерастворимые (недиссоциированные).

Механизмы:

1. Образование нерастворимых соединений

Металл²⁺: Ca, Mg, Sr, Ba, Fe, Cr, Ni, Pb, Cd, Cu, Zn, Mo, Mn

Анион: CO₃^2-, SO₄^2-, HPO₄^2-.

При внесении фосфорных удобрений:

1-е соединение хорошо растворимо, у 2-го р-римость сильно упала, 3-е нер-римо.

Также связывание происходит и на карбонатных почвах с образованием в итоге нер-римого Са₃(РО₄)₂.

2. Хемосорбция

3. Хелатирование- образование комплексных хелатных соединений металлов, характерных для органических в-в.

ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКАЯ, ИЛИ ОБМЕННАЯ, ПОГЛОТИТЕЛЬНАЯ СПОСОБНОСТЬ

При взаимодействии твердой фазы почвы с почвенным раствором происходит физико-химическое, или обменное, поглощение. Наиболее отчетливо оно проявляется при поглоще­нии твердой фазой катионов.

Физико-химическое, или обменное, поглощение катионов — это способность мелкодисперсных коллоидных частиц почвы, как минеральных, так и органических, несущих отрицательный заряд, поглощать различные катионы из раствора. При этом поглощение одних катионов сопровождается вытеснением в раствор экви­валентного количества других (Са²⁺, Мg²⁺ и др.), ранее погло­щенных твердой фазой почвы. Так, если почву, насыщенную кальцием (чернозем), обработать раствором хлористого калия, то катионы калия из раствора поглотятся почвой и одновременно из твердой фазы ее перейдет в раствор эквивалентное количество катионов кальция; в растворе вместо КС1 появится СаС1₂:

(почва) Са + 2КС1 → (почва) КК+ СаС1₂.

Поскольку в данном случае происходит обмен катионов, то поглощение такого типа называют обменным, а способность почвы к реакциям обменного поглощения называют обменной поглотительной способностью.

Вследствие двойственного характера реакций обменного по­глощения, обусловленных физическими и химическими причи­нами, этот вид поглотительной способности называют также фи­зико-химической, или коллоидно-химической, поглотительной спо­собностью.

При химическом поглощении в результате реакций между отдельными солями образуются нерастворимые соединения, из­меняются состав и общая концентрация раствора, тогда как при обменном поглощении концентрация раствора не меняется, но изменяется его состав (в растворе уменьшается количество одних и увеличивается количество других катионов, а концентрация анионов остается почти неизменной).

Физико-химическое, или обменное, поглощение катионов играет существенную роль в почвенных процессах, определяет важные физические и физико-химические свойства почвы — ее структур­ное состояние, реакцию, буферность, имеет особенно большое значение при взаимодействии почвы с удобрениями. Превращение в почвах легкорастворимых удобрений, в особенности азотных и калийных, в значительной степени определяется процессами физико-химического, или обменного, поглощения.

Каждая почва в естественном состоянии содержит определен­ное количество обменно-поглощенных катионов: Са²⁺, Мg²⁺, Н⁺, Nа⁺, К⁺, NH₄⁺, А1³⁺ и др. В большинстве почв среди них преобла­дает Са²⁺, второе место занимает Мg²⁺, в некоторых почвах в по­глощенном состоянии в значительном количестве содержится Н⁺ и обычно немного Nа⁺, К⁺, NH₄⁺.

В обменном поглощении катионов принимают участие главным образом высокодисперсные частицы почвы, как минеральные, так и органические. Всю совокупность высокодисперсных поч­венных частиц, обладающих обменной поглотительной способ­ностью, К. К. Гедройц назвал почвенным поглощающим комплек­сом (сокращенно ППК).