ЛЕКЦИЯ КИСЛОТНОСТЬ И ЩЕЛОЧНОСТЬ

Вопросы

1.Почвенный раствор и его функции.

2.Кислотность почв.

3.Агрономическая оценка кислых почв. Отношение растений к реакции среды.

4.Щелочность почв и буферность.

5.Мелиорации кислых и щелочных почв.

Вопрос 1

Почвенный раствор – жидкая фаза почв, которая формируется путем взаимодействия атмосферных осадков, поверхностного стока и грунтовых вод с твердой, газообразной и живой фазами. Почвенный раствор содержит минеральные, органические, органо-минеральные вещества в ионной, молекулярной, коллоидной форме и в виде взвесей. Содержит растворимые газы: О2, СО2,NН3. количество почвеного раствора зависит от влажности и колеблется от долей и единиц до десятков процентов в минеральных почвах, и до сотен % в торфяниках.

Коллоиды составляют ¼ - 1/10 общего количества веществ почвенного раствора. В почвенном растворе преобладает Са2+, Мg2+, Nа+; всегда присутствуют К+, NН4+, Н+; в почвах с кислой рН – Аl3+, Fe2+, Fe3+.

Из анионов преобладают СО3, Сl, SО4; присуисивуют NО3, NО2, Н2РО4, НРО4. реакция среды почвенного раствора изменяеися от кислой до щелочной.

Агроэкологические функции почвенного раствора:

1. Почвенный раствор играет клячевую роль в процессах почвообразования. Именно он является центром взаимодействия твердой, жилкой, газообразной фаз ( как роль крови в живых организмо).

2. осуществляют вертикальные и латеральные потоки веществ и играют главную роль в элювиально - иллювиальных процессах

3. являются источником всех элементов питания. Существует ряд методов диагностики питания растений на основе анализа почвенногораствора.

4. создают условия для роста и развития растений: рН, осмотическое давление, ОВУ и др. ВОПРОС 2

Реакцию среды относят к числу важнейших свойств почвы. Она обусловлена наличием в почвенном растворе водородных и гидроксильных ионов и их соотношением. Реакция почвы определяется наличием и соотношением в по­чвенном растворе водородных (Н⁺) и гидроксильных (ОН") ионов. В дистиллированной воде концентрация ионов водорода и гидроксила, образующихся при слабой диссоциации, равна и ее реак­ция нейтральна. Когда концентрация ионов водорода выше, чем концентрация гидроксильных ионов, раствор приобретает кислую реакцию, при обратном соотношении — щелочную. Реакция по­чвенного раствора характеризуется рН—показателем концентра­ции водородных ионов, представляющим собой отрицательный логорифм активности водородных ионов в растворе (при рН=7- реакция нейтральная, при рН < 7 — кислая, при рН > 7 — щелочная).

На реакцию среды почвы влияют общая направленность почвообразовательного процесса, ХС, МС, содержание и состав органического вещества, состав обменых катионов, жизнедеятельность живых организмов, наличие или отсутствие солей, , состав почвенного воздуха и влажность почвы.

От реакции среды зависят свойства почвы и характер процессов, протекающих в ней; растворимость соединений, доступность эламентов питания растений, жизнедеятельность микроорганизмов, образование гумусовых кислот, распад и синтез минералов, подвижность минеральных и органических веществ почвы.

Кислотность почв - способность почв нейтрализовать компоненты щелочной природы, подкислять воду и тастворы нейтральных солей.

В зависимости от реакции почвенного раствора различают стро­го определенные уровни кислотности и щелочности.

Уровни кислотности и щелочности почв (по Кауричеву)

Уровни кислотности и щелочности		почв
——■------------ Почвы	РН		Кислотность или щелочность почв
,_______________■---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- болотные, болотно-подзолистые, красноземы,	<4,5		Сильнокислая
тропические
Подзолистые, дерново-подзолистые, краснозе-	4,6-5,0		Кислая
мы, тропические
Тоже	5,1-5,5		Слабокислая
Окультуренные дерново-подзолистые и красно-	5,6-6,0		Близкая к ней-
земы, серые лесные			тральной
Серые лесные, черноземы	6,1-7,1		Нейтральная
Черноземы южные, каштановые, сероземы	7,2-7,5		Слабощелочная
с признаками солонцеватости
Солонцы,солончаки	7,6-8,5		Щелочная
Содовые солонцы, солончаки	>8,5		Сильнощелоч
			ная

Примечание. Для кислых почв — вытяжка 1М КС1, для щелочных — водная.

Носителем кислотности могут быть почвенный раствор и почвенные коллоиды. Кислотность обусловливается наличием ионов водорода и алюминия в почвенном растворе и в поглощающем комплексе. В зависимости от места нахождения этих ионов на делится на два вида: актуальную (активную) и потенциальную (скрытую), которая подоазделяется на обменную и гидролитическую.

Актуальная кислотность – кислотность почвенного раствора, обусловленная повышенной концентрацией ионов водорода. Она определяется наличием в нем водорастворимых кислот – щавелевой, лимонной, фульвокислот, гидролитических кислых солей, а прежде всего угольной кислоты. Всегда образующаяся в почвенном растворе в результате биологической деятельности угольная кислота диссоциирует на ионы Н+ и НСО3- и раствор становится кислым из-за повышения концентрации ионов Н+. Актуальная кислотность может быть выражена символом рН (рН_Нз0) и в миллиэквивалентах (мэкв) на 100 г почвы. Она имеет большое значение в жизни растений и микроорга­низмов, которые испытывают на себе ее постоянное воздействие.

Актуальная кислотность тесно связана с потенциальной, в сравнении с которой она не­велика, но более динамична.

Потенциальная кислотность — кислотность твердой фазы почвы. Она обусловлена наличием ионов водорода и алюминия ^в ППК в обменном состоянии.

Обменная кислотность обусловлена наличием в поглощенном состоянии ионов водорода и алюминия, способных обмениваться на катионы нейтральных солей, например хлорида калия. Эту реакцию можно представить так:

Обменная кислотность — это та часть потенциальной кислотно­сти, которая определяется при взаимодействии с почвой раствора гидролитически нейтральной соли КС1. При этом катион калия вытесняет из ППК обменно-поглощенные катионы, среди кото­рых водород, алюминий и железо подкисляют солевую вытяжку, образуя кислоту (НС1). Схематически это можно представить следующим образом:

Уровень обменной кислотности определяется значением рН солевой вытяжки (рН солевой вытяжки, рН_КCl). Отмечено, что при рН_КС1 4 почвенная кислотность обусловлена в основном обмённым водородом, а при рН 4,0—5,5 — обменным алюминием. В кислых почвах, имеющих ион водорода в ППК, обменная кислот­ность всегда больше актуальной, т. е. величина pH_KCi меньше ве­личины рН_{н 0}.

В почвах, богатых органическим веществом, обменная кислот­ность обусловлена ионами водорода, а бедные гумусом почвы содержат преимущественно обменный алюминий. Источником обменного алюминия считают алюминий кристалличиской решетки глинистых минералов и несиликатные формы гидроксидов алюминия, почвенных коллоидов. Источником обменного водорода являются органические кислоты, образующиеся в процессе гумусообразования, и угольные кислоты.

Обменная кислот­ность наиболее ярко выражена в подзолистых и красноземных почвах (рН 3-4). Она не проявляется или слабо проявляется в оподзоленных и выщелоченных черноземах, а в почвах с нейтральной или щелочной реакцией не обнаруживается и не определяется. Для пахотоного слоя дерново-подзолистых почв рН_КС1 колеблется от 4 до 6, а в хорошо окультуренных почвах повышается до 6,0-6,5.

Обменная кислот­ность регулирует реакцию почвенного раствора. Она подкисляет нейтральный рочвенный раствор или увеличивает актуальную кислотность благодаря взаимодействию твердой фазы почвы с катионами растворимых солей, которые вытесняют обменно поглощенные ионы водорода и алюминия в раствор. Выражают обменную кислотность так же, как и актуальную.

Гидролитическая кислотность — это та часть потенциальной кислотности, которая определяется при взаимодействии с почвой раствора гидролитически щелочной соли CH₃COONa с рН 8,2. В этом случае катион натрия вытесняет обменно-поглощенный во­дород, алюминий и другие катионы в процессе эквивалентного обмена. При этом щелочная реакция раствора соли уксуснокисло­го натрия способствует более интенсивному вытеснению из ППК обменно-поглощенных катионов.

Гидролитическая кислотность выражается в мг-экв. Н⁺/100г почвы. Гидpoлитичecraя кислотность больше обменной. Значение гидролитической кислотности учитывают при расчете доз извести для известкования кислых почв, а также при определении степени насыщенности основаниями. Уровень гидролитической кислотности больше обменной.

Гидролитическая кислотность является первой формой кислотности, появляющейся при обеднении почвы основаниями. Собственно она (при отсутствии обменной) не вредна для растений, но важна для установления доз извести. Гидролитическая кислотность имеется в черназемах (за исключением южных), в то время как обменная кислотность в них отсутствует. В кислых почвах она характеризует ненасыщенность почв основаниями. Этот показатель нужно учитывать при определении потребности почв в известковании, так как при равных значениях Нг в почве может быть разное количество оснований.

Определение степени нуждаемости почв в известковании

рН соле­вой вы­тяжки	Степень насыщенно­сти основаниями,%		Степень кислотно­сти почв	Очеред­ность из­весткова­ния	Примечание
	легкие почвы	тяжелые почвы
4,5	—	—	Сильная	1	Почвы известкуются при всех условиях
4,6-5,0	—	—	Средняя	2
5,1-5,5	65	75	Средняя	2
5,1-5,5	65	75	Слабая	3	Почвы известкуются при наличии требовательных к реакции растений
5,5	—	—	Близкая к ней­тральной	4	Выборочно поддержи­вающее известкование