4.5. Почвенный раствор и кислотность почвы

Основные химические и биологические процессы в почве могут совершаться только при наличии свободной воды. Почвенная вода является той средой, в которой осуществляется миграция и дифферен­циация химических элементов в процессе почвообразования. Многие вещества содержатся в свободной воде в виде истинных или коллоид­ных растворов. Поэтому свободную почвенную воду правильнее на­зывать почвенным раствором. Почвенный раствор играет настолько важную роль в почвообразовании и питании растений, что Г.Н. Высоцкий образно называл его кровью почвы.

Большая часть соединений находится в почвенном растворе в ви­де ионов. Основные анионы почвенного раствора ̶ (НСО_з)^- . (NO₂)^- и (NO₃)^- ̶ поступают в него преимущественно в результате биологиче­ских процессов. В тропиках некоторое количество (до 30 кг/га) азот­ной кислоты попадает в почву из атмосферы, где окислы азота обра­зуются в результате грозовых разрядов. Основная масса окислов азо­та в почве связана с микробиологическими процессами нитрифика­ции. Содержание фосфат-, хлор- и сульфат- ионов обусловлено пре­имущественно растворением соответствующих минералов и разруше­нием растительных остатков. Преобладающую часть анионов поч­венного раствора незаселённых почв обычно составляет бикарбонат-ион. В засолённых почвах резко возрастает содержание хлоридов и сульфатов.

Среди катионов в почвенном растворе постоянно находятся в значительном количестве Са²⁺, Mg^2-, Na⁺, K⁺, NH⁴⁺. H⁺. В почвенном растворе некоторых почв содержатся Fe³⁺, Fe²⁺, Al³⁺. В растворе засолённых почв резко увеличивается количество Na и Mg.

Помимо минеральных соединений, в почвенном растворе посто­янно присутствуют водорастворимые органические соединения: фульвокислоты, органические кислоты, аминокислоты, сахара, спирты и др.

Рис. 4.4. Значения рН, оп­тимальные для различ­ных

Сельскохозяйственных растений

Величина осмотического давления раствора определяется коли­чеством частиц (ионов, молекул или мицелл), находящихся в единице объёма раствора. Поэтому растворы почв, содержащие легкораство­римые соли, обладают более высоким осмотическим давлением. В за­соленных почвах величина осмотического давления составляет 10 атм и более. В незаселённых почвах осмотическое давление редко превы­шает две-три атмосферы. Если осмотическое давление почвенного раствора больше, чем клеточного сока, то прекращается поступление воды в корневые клетки и растение погибает от физиологической су­хости.

Состав и концентрация поч­венного раствора обусловливают его активную реакцию. Кислот­ность почв (активная реакция) оп­ределяется величиной концентра­ции ионов водорода в почвенном растворе. Вода, в слабой степени подвергаясь электролитической диссоциации, распадается на два иона: Н⁺ и ОН. Концентрация этих ионов ничтожна; произведе­ние концентрации [Н⁺]^.[ОН^-]=10¹⁴. В абсолютно чистой воде долж­но находиться равное количество [Н⁺]=[ОН^-]=10^-7. Кислоты, присут­ствующие в почвенном растворе, повышают концентрацию Н⁺-ионов ([Н⁺]>10^-7) и создают кислую реакцию. Присутствие оснований или щелочей повышает концентра­цию ОН^--ионов и создаёт щелоч­ную реакцию ([Н⁺]<10^-7).

Поскольку иметь дело с таки­ми малыми показателями неудоб­но, оперируют с отрицательным десятичным логарифмом величин концентраций Н⁺-иона. Этот лога­рифм обозначается через рН. Сле­довательно, pH=-lg[H⁺].

В нейтральных растворах ве­личина рН=7, в щелочных рН>7, в кислых рН<7. Величина рН поч­венного раствора изменяется от 3 до 9. Степень кислотности почв является чрезвычайно важным показателем, так как определяет многие генетические и производственные качества почв. В зависимости от степени кислотности почвенных растворов в почве растворяется раз­личные легко- и среднерастворимые соединения. В кислых почвах от­сутствуют хлориды, сульфаты, карбонаты. В нейтральных почвах присутствуют карбонаты и следы сульфатов. В почвах с щелочной ре­акцией накапливаются не только карбонаты, но и сульфаты и хлори­ды.

Различные растения на протяжении многовекового процесса и естественного отбора применились к определённой концентрации элементов в разных почвах. Каждое растение имеет определенный ин­тервал кислотности, при котором оно может нормально развиваться (рис. 4.4).

Градация почв по величине рН:

-сильнокислые почвы (3,0 ̶ 4,5);

-кислые почвы (4,5 ̶ 5.5);

-слабокислые почвы (5,5 ̶ 6,5);

-нейтральные почвы (6,5 – 7,0);

-слабощелочные почвы (7,0 ̶ 7,5);

-щелочные почвы (7,5 ̶ 8.5);

-сильнощелочные почвы >8.5.