big-archive.ru

Большой информационный архив

                       

Виды поглотительной способности почвы

Поглощение почвой приходящих в соприкосновение с ней различного рода веществ представляет сложное явление, в котором могут принимать участие как химические, так и физические, физико-химические и биологические процессы.

В зависимости от того, какой совершается при этом процесс, различают следующие виды поглотительной способности почв: механическую, молекулярную, химическую, физико-химическую и биологическую.

Следует отметить, что из 5 видов поглотительной способности только молекулярное и физико-химическое поглощение непосредственно связаны с почвенными коллоидами.

Что же касается механического, химического и биологического поглощения, то они обусловливаются другими причинами и практически прямого отношения к коллоидальной части почвы не имеют.

Механическое поглощение. Механическое поглощение почв представляет собой свойство почвы, как всякого пористого тела, не пропускать взмученные в воде частички (суспензии) крупнее почвенных пор.

При этом суспензии могут или поступать в почву извне, или же образовываться в самой почве при естественном или искусственном увлажнении ее водой.

Таким путем происходит накопление в поверхностных горизонтах почвы тонких механических элементов, а также аккумуляция в верхнем слое бактериальных плазм.

Эта способность почвы находится в тесной зависимости от ее механического состава. Чем тяжелее по механическому составу почва и чем, следовательно, мельче пронизывающие ее во всех направлениях поры, тем лучшей задерживающей способностью она обладает.

Механическая поглотительная способность почв значительно возрастает по мере увеличения количества гумуса в почве.

Молекулярная, или аполярная, адсорбция. Сущность этого явления заключается в способности почвы, обладающей большой поверхностной энергией частичек, адсорбировать пары воды и удерживать газообразные и растворенные в воде вещества.

В основе молекулярной адсорбции лежат электрические силы поверхности коллоидных частиц.

Молекулярная поглотительная способность почв связана обычно с явлениями изменения концентрации молекул, растворенных в почвенной воде соединений, на поверхности почвенных частиц. При этом изменяется только концентрация растворенного вещества, но качественный состав раствора не изменяется. Молекулы поглощенного вещества, облегая сплошным слоем твердые частички почвы, удерживаются на поверхности последних с огромной силой. При молекулярной адсорбции поглощаемое вещество не внедряется в твердую фазу почвы и не вступает с ней в химическую реакцию, а лишь скопляется или сгущается на поверхности раздела двух фаз — твердой и жидкой, твердой и газообразной.

Способность почвы адсорбировать пары воды и газообразные вещества имеет большое практическое значение. Благодаря этому свойству в почве может удерживаться от потери в атмосферу такое в высшей степени важное для питания растений соединение, как аммиак, образующийся в почве в результате разложения органических веществ. Не меньшее значение в этом отношении имеет и способность почвы поглощать и удерживать в себе различного рода вещества из растворов. Такого рода поглощение, при котором молекулы того или иного вещества притягиваются из раствора твердыми почвенными частичками, концентрируясь у самой их поверхности, носит название положительной молекулярной адсорбции.

Однако в почве может иметь место и отрицательная молекулярная адсорбция, т. е. такого рода явление, при котором происходит уменьшение концентрации растворимых веществ на поверхности почвенных частиц.

К числу отрицательно адсорбируемых веществ в почве относятся соли азотной кислоты. Поэтому, применяя нитратные соединения в качестве удобрений, необходимо вносить их в почву во время посева сельскохозяйственных культур или после посева в виде подкормки и притом в небольшом количестве.

Химическое поглощение. Помимо поглощения целых молекул, легко растворимые соединения могут закрепляться в почве и иным путем.

Многие находящиеся в растворе вещества при взаимном соприкосновении или при соприкосновении с нерастворимой частью почвы способны вступать в химические реакции, давая при этом нерастворимые или мало растворимые соединения.

Образующиеся в результате такого взаимодействия нерастворимые соединения будут удерживаться в почве от вымывания.

Так, например, в почве могут находиться соли фосфорной кислоты в такой легко растворимой форме, как Na3PO4.

Будучи легкоподвижным соединением, эта соль, естественно, может в известной степени передвигаться в почвенной среде в глубокие горизонты, а вместе с тем, следовательно, возможна и потеря для растения такого ценного питательного вещества, как фосфор.

Однако в почвенном растворе наряду с Na3PO4 всегда могут быть в том или ином количестве и другие всевозможные соли, например СаС12, которые, вступая в обменную реакцию с Na3PO4, будут давать нерастворимые вещества:

Заключенная в трехкальциевом фосфате фосфорная кислота будет прочно удерживаться в почве.

Аналогичным путем могут закрепляться в почве также и искусственно вносимые удобрения.

Так, например, если в карбонатную почву внести суперфосфат, то некоторая его часть может перейти в трифосфат кальция, т. е. в трудно растворимою форму:

Так как этот вид поглотительной способности основан на чисто химической реакции взаимного обмена в растворе, то он носит название химического поглощения, или химической поглотительной способности почвы.

Следует добавить, что не все растворимые минеральные соединения могут химически поглощаться почвами. Среди легкоподвижных питательных веществ в почве имеются и такие соединения, которые в силу своих особенностей и свойств не могут быть химически поглощаемы почвой.

К этой категории относятся те легко растворимые вещества, которые при взаимодействии с другими соединениями не могут давать нерастворимых или трудно растворимых образований.

К числу химически непоглощаемых соединений относится весьма ценное в сельскохозяйственном отношении вещество — азотная кислота. Последняя, как известно, со всеми катионами способна образовывать только легко растворимые азотнокислые соли,

Этим объясняется та легкая вымываемость из почвы, которая присуща всем нитратным солям, как образующимся в самой почве в результате биохимических процессов, так и вносимых в почву извне в виде тех или иных минеральных азотнокислых туков.

Физико-химическое поглощение, или обменная адсорбция.

Емкость поглощения. Минеральные соли и кислоты в почвенном растворе в значительной степени диссоциированы на катионы и анионы. Поэтому при взаимодействии между почвенным раствором и твердой частью почвы последней поглощаются из раствора не только целые молекулы растворенных веществ, но и ионы. В связи с тем, что почвенные коллоиды заряжены главным образом отрицательно, очевидно, что поглощаться почвой из раствора будут преимущественно катионы.

Поглощенные катионы удерживаются на поверхности коллоидальных частичек весьма прочно и могут быть вытеснены обратно в раствор лишь другими катионами. Вследствие этого процесс поглощения почвой ионов из раствора является по существу процессом обмена катионов на поверхности почвенных коллоидов. Процесс обмена катионов в почвенной среде происходит в эквивалентном количестве. Поэтому процесс обмена катионов при взаимодействии почвы с растворами солей в самом общем виде можно представить такими уравнениями:

Вместе с тем реакция обмена катионов является обратимой: любой поглощенный почвой катион при соответствующих условиях может снова перейти в раствор. В связи с этим реакцию обменной адсорбции следует изобразить так:

Сумма всех поглощенных катионов, выраженная в миллиэквивалентах на 100 г почвы, называется емкостью поглощения.

Емкость поглощения у различных почв неодинакова и в значительной степени зависит от содержания в почве илистой фракции, гумуса и от минералогического состава илистой фракции, поскольку разные минералы обладают даже при одинаковой степени дисперсности различной обменной способностью. Так, например, каолинит имеет емкость обмена от 3 до 15 м-экв, серицит— от 20 до 40 м-экв, монтмориллонит — от 60 до 100 м-экв на 100 г почвы. Очень большую емкость обмена имеют гуминовые кислоты. Поэтому, чем больше содержится в почве глинных минералов и гумуса, тем больше емкость поглощения.

Емкость поглощения любой почвы в значительной степени зависит от реакции раствора (рН), при которой ее определяют. При этом, чем выше рН раствора, при помощи которого происходит вытеснение и обмен катионов, тем выше емкость поглощения.

Энергия поглощения или обмена. Различные катионы обладают разной энергией поглощения: одни из них поглощаются сильнее, другие — слабее. Большей энергией поглощения отличаются двухвалентные (Са++, Mg++), меньшей — одновалентные катионы (Na+, NH4+, K+). Исключением из этого общего правила является лишь водородный ион, энергия поглощения которого во много раз превосходит энергию поглощения как одновалентных, так и двухвалентных катионов.

На поглощение почвой катионов большое влияние оказывает также и концентрация последних в почвенном растворе: чем большее количество тех или иных катионов содержится в растворе, тем с большей силой они будут поглощаться и вытеснять из поглощающего комплекса другие катионы и в поглощенном состоянии будут занимать преобладающее место.

Поглощающий комплекс всякой почвы благодаря адсорбционной способности коллоидного комплекса всегда будет насыщен катионами.

Но состав поглощенных катионов в зависимости от условий почвообразования у различных почв неодинаков. У одних почв поглощающий комплекс будет насыщен главным образом Са++ и Mg++, у других — Na+, у третьих — среди поглощенных катионов будет находиться Н+, Аl+++ и т. д.

Почвы насыщенные и не насыщенные основаниями. В почвах встречаются различные обменные катионы: Са++, Mg++, Na+, Н+, К+, NH4+ Аl+++, Fe+++ и др.

В зависимости от состава поглощенных катионов все почвы подразделяются на почвы насыщенные и не насыщенные основаниями.

К первым относятся те почвы, поглощающий комплекс которых содержит в себе одни лишь металлические катионы, например Са++, Mg++, Na+, ко вторым — те почвы, в поглощающем комплексе которых наряду с другими катионами содержатся также и поглощенные Н+ и Аl+++.

Примерами почв, насыщенных основаниями, могут служить черноземы, а также каштановые почвы и сероземы, имеющие широкое распространение в степных и засушливых районах нашего Юго-Востока.

Представителями почв, не насыщенных основаниями, являются красноземы, дерново-подзолистые и болотные почвы.

Черноземные почвы характеризуются насыщенностью главным образом катионами Са++ и Mg++, солонцеватые почвы — катионами Na+, затем отчасти К+, а также Mg++ и Са++.

Что же касается дерново-подзолистых и болотных почв, то их характерной особенностью является наличие в поглощающем комплексе обменных Н+ и А1+++.

Таким образом, различным почвам присущ определенный состав поглощенных катионов.

Свойства почв в связи с составом поглощенных катионов. Процесс поглощения катионов почвенными коллоидами сопровождается коагуляцией последних в структурные комочки, или агрегаты.

Двухвалентные катионы (Са++, Mg++) коагулируют необратимо, т. е. придают агрегатам устойчивость против размывающего действия воды; одновалентные (Н+, Na+), наоборот, являются слабыми коагуляторами: образующиеся под воздействием этих катионов гели весьма непрочны и в соприкосновении с водой легко разрушаются, распадаясь на первоначальные составляющие их коллоидальные частички. При этом самым слабым коагулятором из всех одновалентных катионов является Na.

Различие в составе поглощенных катионов сказывается на свойствах почв. Так, почвы, насыщенные Са++ и Mg++, отличаются хорошей, прочной структурой, а в связи с этим и благоприятными водными и воздушными свойствами, имеющими большое агрономическое значение.

Почвы, поглощающий комплекс которых насыщен Н+, характеризуются плохой структурой, менее благоприятными водными и воздушными свойствами, способностью к заплыванию и образованию корки.

Наименее же благоприятными физическими свойствами отличаются почвы, насыщенные катионами Na+: они обладают весьма непрочной структурой, легко расплываются при увлажнении в не проницаемую для воды и воздуха вязкую массу, а при высыхании резко сокращаются в объеме, образуют трещины и превращаются в монолитные, очень крепкие глыбы, трудно поддающиеся воздействию сельскохозяйственных орудий. Типичными представителями такого рода почв являются солонцы. Помимо физических свойств, поглощенные катионы оказывают сильное влияние и на химические свойства почвенного раствора.

Почвы, насыщенные основаниями, характеризуются нейтральной или щелочной реакцией, почвы же, не насыщенные основаниями, обладают кислой реакцией.

Необменное поглощение катионов. Наряду с обменным поглощением катионов в почве наблюдается также необменное поглощение, при котором поглощенные катионы прочно закрепляются в почве и становятся недоступными для питания растений.

Необменное поглощение катионов широко распространено в природе и присуще почти всем катионам, но в наибольшей степени это явление свойственно калию.

Наиболее мощным фактором, влияющим на переход катионов в необменную форму, является периодическое высушивание почвы, причем чем выше температура и продолжительнее высушивание, тем больше калия переходит в труднообменную форму.

Фиксация калия в необменной форме в значительной степени связана со старением и частичной кристаллизацией гелей почвенных коллоидов. Переход катионов в необменную форму сопровождается одновременным изменением почвенных коллоидов и почвы. При высушивании почвы меняются ее электрокинетические свойства, в частности заряд, что связано с уменьшением катионов в диффузном слое, т. е. с уменьшением диссоциации поверхностных соединений (Н. И. Горбунов).

Переход калия в неподвижную форму может осуществляться в результате биологического его поглощения.

Закрепление калия в почве в труднообменном или необменном состоянии может иметь место также в результате вхождения калия в кристаллическую решетку монтмориллонита.

Поэтому почвы с большим количеством монтмориллонита прочно связывают ионы калия.

Фиксация калия в необменной форме частично обратима.

Для питания растений наибольшее значение имеют обменные катионы, ибо они являются источником пополнения почвенного раствора элементами минеральной пищи. Благодаря нахождению катионов в поглощающем комплексе они длительно задерживаются в почве и постепенно удовлетворяют потребность растений.

Несколько меньшее значение имеют в этом отношении необменные катионы. Тем не менее новейшими исследованиями установлено, что растениям частично доступен и необменный калий, связанный в почве с различными минералами.

Поглощение анионов. Наряду с поглощением катионов почвы обладают поглотительной способностью и в отношении анионов. Энергия и характер поглощения у разных анионов различны.

В этом отношении встречающиеся в почвах анионы могут быть разделены на 3 группы. К первой группе относятся анионы, которые хорошо поглощаются почвами химически, давая с катионами почвенного раствора нерастворимые соединения: анионы фосфорной кислоты (Н2РО4+, НРО4++, РО4+++), а также некоторых органических кислот, кремнекислоты. При взаимодействии почвенных растворов с такими катионами, как Са, Mg, эти анионы образуют осадки, которые и закрепляются в почве.

Ко второй группе могут быть отнесены анионы соляной, азотной и азотистой кислот (Cl, NO3, NO2), соли которых легко растворимы в воде; они не могут поглощаться ни химически, ни физико-химически, но о<ни поглощаются живыми организмами, т. е. биологически.

К третьей группе принадлежат анионы SO4++, СО3++ и некоторых органических кислот, которые занимают промежуточное положение между двумя первыми группами; поглощение их в условиях нейтральной и щелочной среды обычно имеет характер химического поглощения. В частности, анион SO4++, связываясь в почвах кальцием, дает гипс (CaSO4∙2H2O), анион СО3++ выпадает в виде СаСО3.

По некоторым данным (И. Н. Антипов-Каратаев, А. И. Рабинерсон), поглощение анионов хлора и нитратов возможно в результате перезарядки почвенных коллоидов кислотами. Однако такого рода явление наблюдается только при перезарядке красноземов, содержащих много полуторных окислов; что же касается других почв, например черноземов и солонцов, то такая перезарядка не удавалась даже в условиях большой кислотности раствора.

В последнее время опытами установлено, что анионы могут поглощаться на поверхности положительно заряженных коллоидов и способны к обменному вытеснению при взаимодействии с анионами других солей.

Кислотность и щелочность почвы. В зависимости от состава поглощенных катионов, а также от наличия в почве водно-растворимых кислот, их гидролитически кислых или щелочных солей и карбонатов кальция почвенный раствор может иметь кислую, щелочную или нейтральную реакцию.

Реакцию почвенного раствора выражают величиной рН, представляющей собой отрицательный логарифм концентрации водородных ионов в растворе. По величине рН почвы делят на следующие группы.

Кислую реакцию имеют дерново-подзолистые и болотные почвы, нейтральную — черноземные почвы, щелочную — каштановые почвы, сероземы и солонцы.

В почвоведении различают две формы кислотности — актуальную и потенциальную.

Под актуальной кислотностью разумеется концентрация свободных водородных ионов в почвенном растворе, т. е. в жидкой фазе почвы.

Под потенциальной кислотностью понимается кислотность, обусловленная наличием ионов водорода и алюминия в поглощенном состоянии.

Актуальная кислотность почвенного раствора вызывается главным образом растворимыми органическими кислотами, образующимися в почве при разложении органических веществ. Далее подкисляющее действие на почвенный раствор в весьма малой степени может оказывать углекислота. При растворении СО2 в воде образуются молекулы Н2СО3, которые, диссоциируя на ионы водорода и НСО3, подкисляют раствор.

Кроме того, фактором актуальной кислотности в почве могут быть гидролитически кислые соли А1 и Fe, которые в водных растворах гидролитически расщепляются, освобождая при этом кислоту. Примером такого рода солей может служить хлористый алюминий, который при взаимодействии с водой расщепляется следующим образом:

Образующаяся в результате этого гидролиза соляная кислота и создает кислую реакцию раствора.

Однако все эти явления, вызывающие кислотность почвенного раствора, имеют место только в почвах, не насыщенных основаниями.

В почвах же, насыщенных основаниями, актуальная кислотность не обнаруживается. Актуальную кислотность можно определить в водной вытяжке из почвы.

В отличие от актуальной потенциальная кислотность является как бы скрытой, или связанной, по отношению к почвенному раствору, обнаруживаемой только в результате обменной реакции между поглощающим комплексом и почвенным раствором.

Потенциальная кислотность, в свою очередь, подразделяется на 2 вида — обменную и гидролитическую.

Обменная кислотность вызывается водородными ионами, которые могут быть вытеснены из поглощающего комплекса воздействием на почву растворами нейтральных солей, т. е. солей, образованных соединением сильных оснований с сильными же кислотами, например NaCl и КCl:

Кроме поглощенного водорода, причиной обменной кислотности в подзолистых почвах может служить также подвижный алюминий. Если в почве имеются обменные ионы алюминия, то при взаимодействии почвы с нейтральными солями алюминий будет находиться и в почвенном растворе:

Образующийся при этом хлористый алюминий далее гидролитически расщепляется и создает кислую реакцию почвенного, раствора:

Таким образом, обменная кислотность почв может зависеть как от наличия в них обменного Н+, так и обменного А1+++ в самых разнообразных соотношениях.

Обменная кислотность в почвах определяется обычно с помощью раствора какой-либо нейтральной соли, чаще всего КС1.

Под гидролитической кислотностью разумеются водородные ионы поглощающего комплекса, вытесняемые растворами гидролитически щелочных солей, т. е. солей, образованных сильными основаниями и слабыми кислотами. Примером таких солей являются уксуснокислый натрий (CHaCOONa) и уксуснокислый кальций [Са(СН3СОО)2], имеющие слабощелочную реакцию (рН = 8,2 — 8,4).

Эти соли обладают способностью в водных растворах гидролитически расщепляться на слабую кислоту и сильное основание, которое сообщает раствору щелочную реакцию.

Для определения гидролитической кислотности в лаборатории чаще всего применяется уксуснокислый натрий.

Уксуснокислый натрий, как и другая подобная соль, в воде гидролитически распадается с образованием щелочи и слабой уксусной кислоты:

При взаимодействии уксуснокислого натрия с подзолистой почвой натрий щелочи вступает в поглощающий комплекс, а в растворе образуется так называемая гидролитическая кислотность.

Это взаимодействие раствора уксуснокислого натрия с подзолистой почвой можно представить так:

Опыт показывает, что при обработке почв гидролитически щелочными солями из поглощающего комплекса вытесняется водорода больше, чем при обработке нейтральными солями.

Это связано с тем, что при взаимодействии почвы с раствором гидролитически щелочных солей происходит более полная диссоциация ионогенных групп и в диффузном слое появляется большее количество ионов водорода, способных к обменным реакциям. Катионы гидролитически щелочных солей вытесняют как те ионы водорода, которые способны к обмену при кислой и нейтральной реакциях, так и те ионы водорода, которые дополнительно диссоциируют при щелочной реакции. Поэтому наиболее полное представление о количестве поглощенных водородных ионов в той или иной дерново-подзолистой почве мы получаем на основании определения гидролитической кислотности.

Почвы, в поглощающем комплексе которых находится Na, имеют щелочную реакцию.

Щелочная реакция почвы, насыщенной Na, обусловливается главным образом наличием соды, которая образуется в результате взаимодействия почвы с почвенным раствором, содержащим в себе то или иное количество углекислого кальция.

Процесс образования соды в почве, насыщенной Na, можно схематически представить в следующем виде:

Возникновение щелочной реакции может вызывать также углекислый кальций, который при взаимодействии с водой в присутствии углекислого газа в значительной степени переходит в гидрокарбонат:

Гидролиз углекислого кальция как гидролитически щелочной соли вызывает подщелачивание почвы.

Характер реакции почвенной среды, в свою очередь, самым непосредственным образом влияет на биологические свойства почвы. Наиболее благоприятными биологическими свойствами обладают почвы с нейтральной и слабокислой реакцией; менее благоприятными — почвы кислые и щелочные, ибо как кислотность, так и щелочность среды угнетающе действуют на культурные растения и микроорганизмы, тормозят их рост и развитие. Кислотность почвы, кроме того, способствует развитию преимущественно грибов в отличие от почв нейтральных, где микробиологические процессы обязаны главным образом жизнедеятельности бактерий.

Таким образом, с составом поглощенных катионов в самой тесной связи находятся физические, химические и биологические свойства почвы, и в агрономическом отношении поэтому небезразлично, чем насыщена почва.

При наличии в поглощающем комплексе катионов Н+ почва имеет кислую реакцию, плохую структуру, легко распадающуюся в соприкосновении с водой, а вследствие этого и неблагоприятные физические свойства, отрицательно влияющие на развитие культурных растений.

Еще более неблагоприятными свойствами характеризуется почва, насыщенная катионами Na+. Щелочность реакции, угнетающе действующая на растения, сильное заплывание при увлажнении, чрезвычайное затвердевание при высыхании — таковы отличительные черты этих почв.

Лишь поглощенный Са++ сообщает почве благоприятные физические, химические и биологические свойства, которыми определяется агропроизводственная ценность почвы. Отсюда становится понятной та большая роль, которую играет кальций в почвообразовательных процессах и плодородии почвы.

Поэтому обогащение дерново-подзолистых почв кальцием путем известкования составляет одно из коренных мероприятий по повышению их производительности. Внесенная известь нейтрализует кислотность почв, улучшает их структуру, а вместе с тем и их физические свойства, создает благоприятные условия для интенсивного развития биологических процессов; другими словами, известкование существенным образом изменяет в лучшую сторону все основные свойства дерново-подзолистых почв.

Улучшение же почв, насыщенных Na+, достигается при помощи гипсования. При этом поглощенный Na+ будет замещаться Са++, а вытесненный в раствор Na+ образует нейтральную, практически безвредную для растений и легко вымывающуюся из почвы соль Na2SO4. Таким образом, внесение гипса в почву, насыщенную Na+, с одной стороны, приводит к образованию устойчивой структуры, а следовательно, и к созданию благоприятных физических свойств, а с другой — устраняет и самую причину, порождающую щелочность почвы.

Следовательно, улучшение химических свойств почв, основанное на явлении обменной адсорбции, имеет большое производственное значение в практике земледелия.

Буферная способность почв и ее значение. С поглотительной способностью почв тесно связана буферность почв.

Под буферной способностью почв понимается способность их противостоять резким изменениям актуальной реакции при введении в них кислот или щелочей и кислых или щелочных солей.

Это свойство почв наглядно проявляется в том, что если вводить в почвы слабые растворы кислот или щелочей, а также кислых или щелочных солей, то реакция почвенного раствора (рН) будет изменяться не соответственно количествам внесенных веществ, а в значительно меньшей степени. Всякая почва, таким образом, по отношению к вводимым в нее кислым или щелочным соединениям является в известной степени нейтрализатором, снижающим действие этих веществ.

Буферная способность почв представляет собой довольно сложное явление, обусловленное рядом процессов.

Установлено, что смесь из раствора слабой кислоты с ее солью с одним из сильных оснований является в высокой степени буферной. При прибавлении к такому раствору кислот или щелочей реакция раствора будет изменяться постепенно и в весьма малой степени. Такого рода смеси кислот с их солями могут находиться и в почве, являясь одним из существенных факторов, обусловливающих собой явление буферности.

Способность почв противостоять сдвигу реакции в кислую сторону зависит от наличия в почве избытка карбонатов кальция и других металлов. Понятно, что при внесении в такие почвы кислых соединений последние будут в известной мере нейтрализованы карбонатами и реакция почвенного раствора в данном случае не изменится совсем или же изменится, но в очень незаметной степени:

Поэтому карбонатные почвы всегда обладают весьма высокой буферностью в отношении кислых соединений.

Аналогичным же образом объясняется буферноеть почв, в почвенном растворе которых присутствуют свободные кислоты и их кислые соли. Если в эти почвы вносить щелочные соединения, то и здесь обнаружится явление буферности, т. е. реакция почвенного раствора не сдвинется резко в щелочную сторону, поскольку внесенные щелочные вещества неизбежно будут нейтрализованы почвенной кислотностью.

Весьма важным фактором буферности почв в отношении кислых солей являются большая величина емкости поглощения и высокая насыщенность почвы основаниями.

При внесении в такие почвы кислых соединений их водород перейдет в поглощенное состояние, а в растворе образуется нейтральная соль, благодаря чему реакция почвенного раствора изменится в малой степени:

В почвах, не насыщенных основаниями, т. е. содержащих в себе поглощенный водород, таким же путем нейтрализуются и вносимые в них различного рода щелочные вещества, например Са(ОН)2:

Как кислоты, так и щелочи могут вступать в соединения с такими электронейтральными (амфотерными) веществами, как белки, в результате чего реакция кислот и щелочей будет значительно снижаться. Белковые же соединения в виде белка растительных остатков, тел отмерших бактерий и т. д. всегда в том или ином количестве присутствуют в почве. Поэтому и данный фактор оказывает свое буферное действие в отношении тех кислых или щелочных соединений, которые возникают в почве в результате протекающих в ней почвообразовательных процессов или же вносятся извне в виде тех или иных удобрительных веществ. Таковы те основные факторы, которые обусловливают явления буферности. Буферность почв имеет большое положительное значение.

Культурные растения могут нормально развиваться только в среде, имеющей слабокислую, нейтральную или близкую к ней слабощелочную реакцию.

Между тем в почве могут образовываться как кислоты, так и щелочи: кислоты — в результате разложения органических остатков и при внесении в почву физиологически кислых солей, щелочи — главным образом при удобрении почв физиологически щелочными солями. Накопление этих соединений в почве могло бы приводить к резким изменениям реакции почвенного раствора до вредных для растений пределов. Однако в действительности этого не происходит благодаря наличию буферной способности почв.

Разные почвы обладают различной буферностью: песчаные почвы, например, менее буферны, чем почвы суглинистые и глинистые. Почвы, более богатые перегойными веществами, являются в то же время и более буферными.

Из этого становится понятным, что систематическое обогащение почв органическими веществами является одним из важнейших агротехнических приемов повышения буферной способности почв.

Биологическая поглотительная способность почв. В поглощении и закреплении от вымывания питательных веществ в почве весьма важную роль играет биологическая поглотительная способность. Биологическое поглощение вызывается жизнедеятельностью населяющих почву микроогранизмов и растений, которые, усваивая из почвы подвижные соединения азота, фосфора, серы, калия и других элементов, переводят их в ткани собственного тела. В таком виде питательные элементы и удерживаются в почве от вымывания их атмосферными осадками.

После отмирания и минерализации отмерших частей растений и микроорганизмов заключенные в них питательные вещества снова переходят в почву, создавая тем самым благоприятные пищевые условия для новых поколений растений.

Следует отметить, что растения извлекают не все элементы, имеющиеся в почве, а преимущественно те, которые имеют жизненно важное значение. Поэтому биологическое поглощение всегда сопряжено с накоплением в почве главным образом биологически важных элементов.

Биологическое поглощение, связанное с жизнедеятельностью микроорганизмов, в значительной степени включает в себя физическое, физико-химическое и химическое поглощение.

Почвенные микроорганизмы, приближаясь по размерам к коллоидам, обладают многими их свойствами, особенно в том случае, когда микроорганизмы мертвы. На их поверхности может совершаться обмен катионов, не исключается также и обмен анионов, так как белок, входящий в состав организмов, имеет амфотерную природу.

В живых организмах эти реакции усложняются рядом других процессов. Например, наряду с обменом ионов электролиты поглощаются организмами как составная часть питательного раствора.

Наряду с поглощением ими различных веществ микроорганизмы сами могут поглощаться почвой и ее составными частями, Природа этого поглощения еще полностью не раскрыта, однако южно указать на следующие возможные случаи: 1) механическое поглощение микроорганизмов в тончайших капиллярах почвы, 2) коагуляция и осаждение микроорганизмов электролитами вместе с другими высокодисперсными частицами и 3) притяжение микроорганизмов поляризационными силами.

Для поглощения микробов почвой большое значение имеет дисперсность. Грубодисперсные частицы, например песок, почти не задерживают бактерий, в то время как почвы, содержащие много высокодисперсных частиц, задерживают до 90% и больше микробов (Н. И. Горбунов).

Биологическое поглощение имеет огромное практическое значение во всех почвенных зонах: биологический фактор в почвообразовании является ведущим фактором, определяющим в конечном счете агропроизводственную ценность почвы.

Но особенно велика роль биологического поглощения в областях с влажным климатом и притом на почвах легких, песчаных и супесчаных, где в силу чрезмерной промываемости биологическое поглощение является единственным надежным способом удерживания и накопления необходимых для растений питательных веществ, а следовательно, и поддержания почвенного плодородия на высоком уровне.

 

Предыдущая глава ::: К содержанию ::: Следующая глава

 

                       

  Рейтинг@Mail.ru    

Внимание! При копировании материалов ссылка на авторов книги обязательна.