9. Реакция почв и способы ее мелиорации (практическое занятие № 9) Основные теоретические положения

Реакция почвенного раствора зависит от соотношения в нем ионов водорода (H⁺) и гидроксила (OH^-). Концентрацию водородных ионов в растворе принято выражать условно символом рН, который обозначает отрицательный десятичный логарифм активности этих ионов (ан⁺):

рН = -lg аН⁺

Таким образом, рН - это обратный десятичный логарифм активности или концентрации ионов водорода в растворе. Символ рН позволяет выразить активность водородных ионов (аН⁺) в кислой и в щелочной среде, то есть представить аН⁺ в пределах 10⁰ – 10^-14. С увеличением концентрации водородных ионов (подкисление раствора) активность ионов водорода так же повышается, значение рН понижается; при подщелачивании раствора происходит обратное. Например, при активности аН⁺ равной 10^-3, отрицательный логарифм 10^-3=3 и рН=3; если аН⁺=10^-9, то –lg 10^-9=9 и рН=9. В зависимости от величины рН реакция почв может изменяться от сильнокислой до сильнощелочной (табл. 44).

Таблица 44. Уровни кислотности и щелочности почв

рНн2о	Название реакции среды	рНКСl
<5,0	Очень сильнокислая	<4,0
5,1-5,5	Сильнокислая	4,1-4,5
5,6-6,0	Среднекислая	4,6-5,0
6,1-6,5	Слабокислая	5,1-5,5
6,6-7,3	Нейтральная	5,6-6,0
7,4-7,9	Слабощелочная	>6,0
8,0-8,5	Среднещелочная
8,6-9,0	Сильнощелочная
>9,0	Очень сильнощелочная

Наличие в поглощенном состоянии в кислых почвах большого количества ионов водорода и алюминия, а в солонцовых почвах катионов натрия резко ухудшает физические, физико-химические и биологические свойства этих почв, их плодородие. Для коренного улучшения кислых и солонцовых почв необходима химическая мелиорация их в сочетании с другими агротехническими приемами.

Величина рН является наиболее устойчивым генетическим показателем конкретной почвы. Варьирование рН в границах типичных значений составляет 5-10%. Всякое изменение реакции среды приводит к резкой смене характера почвообразования. Ряд почвенных процессов имеет строгую приуроченность к определенным пределам водородного показателя. Это солонцовый процесс, оподзоливание, пептизация и коагуляция коллоидов, микробиологические явления и т.д. Антропогенетические изменения рН происходят при окультуривании или деградации почв. Для всех почв величина их рН считается существенным диагностическим критерием.

Кислотность почв – это способность почвы подкислять почвенный раствор. Она обусловлена катионами H⁺ и Al³⁺, а также иногда Fe³⁺.

Различают актуальную и потенциальную кислотность:

1. Актуальная кислотность – обусловлена ионом H⁺ в почвенном растворе.

Определяется концентрацией ионов H⁺ в почвенном растворе в грамм-эквивалентах (моль) на 1 литр. Выражается рН_Н2О (читается – рН водной вытяжки).

Показатель рН_Н2О не является собственно характеристикой поглотительной способности почв как таковой, но позволяет составить программу ее изучения. Так, например, рН солевой вытяжки (рН_KCl) и другие показатели титровальной обменной кислотности принято определять в почвах с рН_Н2О < 7.

Важнейшую роль в формировании актуальной кислотности в большинстве почв играет угольная кислота. В зависимости от термодинамических условий и биологической активности почв она поддерживает рН почвы в пределах от 3,9 до 5,7. Режим углекислоты в почвах тесно связан с суточно-сезонными ритмами погоды и активностью микроорганизмов.

Кислотность почвенных растворов может быть обусловлена наличием в них свободных органических кислот, в том числе и гумусовых, а также различных компонентов, проявляющих кислотные свойства.

2. Потенциальная кислотность – обусловлена ионами водорода и алюминия, находящимися в обменно-поглощенном состоянии в ППК (диффузном слое коллоидной мицеллы).

В зависимости от того, как будут вытеснены эти ионы из почвы, потенциальную кислотность подразделяют на обменную и гидролитическую:

Обменная кислотность - это та часть потенциальной кислотности, которая определяется при взаимодействии с почвой раствора гидролитически нейтральной соли, например KCl. При этом катион калия вытесняет из ППК обменно-поглощенные катионы, среди которых водород, алюминий и железо подкисляют солевую вытяжку, образуя кислоту – HCl.

ППК) Н⁺, Al³⁺, Fe³⁺ + 7 KCl ППК)7 KCl + HCl + AlCl₃ + FeCl₃

Уровень обменной кислотности определяется значением рН солевой вытяжки – рН_KCl.

В кислых почвах, имеющих ион водорода в ППК, обменная кислотность всегда больше актуальной, т.е. величина рН_KCl меньше величины рН_Н2О.

Как правило, в малогумусных горизонтах (А₂, А₂В, В₁, В2) кислых почв (подзолистых, дерново-подзолистых, серых лесных) обменная кислотность в основном обусловлена обменными ионами Al³⁺ нежели Н⁺. Наоборот, в гумусовых горизонтах обменный Н⁺ преобладает над обменным Al³⁺, причем обменный Al³⁺ может вообще отсутствовать, т.е. обменная кислотность будет полностью обусловлена ионами Н⁺.