Оборудование

1. Коробка с образцом черноземной почвы.

2. Четыре комплекта: штатив с пробирками, держалка, бумажный фильтр, воронка, спиртовка, пипетка, спички, шпатель.

3. Растворы реактивов: хлорное железо, 1 н – 1 л; едкая щелочь, 1 н – 1л; соляная кислота, 10% - 0,5 л; хлористый натрий – 1 н – 0,5 л; хлористый кальций, 1 н – 0,5 л.

4. Дистиллированная вода – 2 л.

Список рекомендуемой литературы

1. Возбуцкая А.Е. Химия почвы. – М., 1968. – С. 115, 119 –123.

2. Добровольский В.В. География почв с основами почвоведения. – М.: Владос, 2004. – С. 81-97.

3. Герасимов И.П., Глазовская М.А. Основы почвоведения и география почв. – М., 1960. – С. 96-110.

4. Горбунов Н.И., Орлов Д.С. Природа и прочность связи органических веществ с минералами почвы // Почвоведение. - 1977. - № 7. – С. 89-100.

5. Ковда В.А. Основы учения о почвах. – Кн. 1. – М., 1973. – С. 360-376.

6. Маймусов Д.Ф. Зеркало ландшафта. – Смоленск: Смядынь, 1997. – 112 с.

7. Методическое руководство по изучению почвенной структуры. – Л.: Колос, 1969. – С. 185-216.

ТЕМА: «ПОГЛОТИТЕЛЬНАЯ СПОСОБНОСТЬ ПОЧВ»

(4 часа)

ЦЕЛИ: уяснить основные понятия о поглотительной способности и

поглощающем комплексе почвы. Раскрыть виды поглоти-

тельной способности и ее роль в жизни и плодородии почв

Содержание

1. Составьте представление и дайте определение поглотительной способности почвы.

2. Назовите виды поглотительной способности почв и раскройте сущность каждого из них.

3. Объясните сущность понятия поглощающего комплекса почвы. Раскройте состав и свойства поглощающего комплекса почва.

4. Укажите важнейшие свойства почвы, связанные с особенностями ее поглощающего комплекса.

5. Произведите качественные определения механической, физической и физико-химической поглотительной способности почв.

6. Раскройте роль почвенного поглощения при удобрении почв и изменении свойств почв человеком.

Свойство почвы поглощать и удерживать растворенные и взвешенные вещества, а также и газы, называется ее поглотительной способностью.

Сущность этого свойства установлена впервые советским академиком К.К.

Гедройцем в 20-х годах прошлого столетия. Гедройц указал, что этим свойством обладает не вся масса почвы, а тонкораздробленная ее часть. Эту часть почвенной массы он назвал поглощающим комплексом.

Почвенный поглощающий комплекс состоит из коллоидов и адсорбированных ими веществ. И.П. Герасимов и М.А. Глазовская отметили, что в состав почвенных коллоидов входят тонкораздробленные минеральные и органические вещества, а также комплексные органо-мине-

ральные соединения. Основными минеральными коллоидами поглощающего комплекса являются: глинистые минералы, гидрат окиси кремния, гидрат окиси марганца, гидрат окиси железа, гидрат окиси алюминия. Органические вещества поглощающего комплекса составляют гуминовые кислоты, тела очень мелких бактерий и тонкие дисперсии корней растений. Органо-минеральные коллоиды поглощающего комплекса представлены железисто-марганцевыми, органо-железисто-марганцевыми, органо-глиноземными и другими образованиями.

Вторую часть поглощающего комплекса составляют адсорбированные коллоидными частицами анионы и катионы различных растворов. Поскольку основная часть почвенных коллоидов заряжена отрицательным электричеством, в почве оказываются адсорбированными преимущественно катионы (ионы, несущие положительные заряд электричества). Однако в том случае, когда почвы содержат значительное количество окисей железа и алюминия, они могут адсорбировать и анионы, т.е. ионы, заряженные отрицательным электричеством. Отсюда следует, что почвенный поглощающий комплекс способен поглощать и обменивать, главный образом, катионы.

Установлено, что чистые органические коллоиды обладает большей способностью обмена и поглощения, чем минеральные. Так, например, коллоиды гуминовой кислоты поглощают до 350-400 мл-экв., а минеральные лишь 70-80 мл-экв. оснований на 100 г коллоидного вещества. И.П. Герасимов и М.А. Глазовская отметили, что "максимальное содержание коллоидов в почве составляет до 25%. В связи с этим оснований, способных к поглощению и обмену, в почвах меньше, чем в чистых коллоидах". Поэтому, почвы, богатые органическими коллоидами, имеют и более активный поглощающий комплекс

Что же называется поглощающим комплексом? Та тонкодисперсная часть почвы, которая способна содержащиеся в ней катионы обменивать на другие из раствора, называется поглощающим комплексом. При этом различают свойство почвы, обусловленное этим комплексом, - емкость поглощения.

Максимальное количество поглощенных катионов, способных к обмену на другие катионы, называется емкостью поглощения почв. Она выражается в мл-экв. на 100 г почвы. Почвы, богатые органическими коллоидами, например, чернозем, могут иметь емкость поглощения до 60-65 мл-экв., а у почв, бедных гумусом, - немногого более 10-30 мл-экв. на 100 г.

В состав поглощающего комплекса входят многие химические элементы: кальций, магний, калий, натрий, водород, алюминий и другие, причем прочность связей катионов с коллоидами почвы зависит от свойств самих коллоидов, валентности катиона, степени гидратации иона и др. Качественный и количественный состав поглощенных катионов определяет целый ряд свойств почв.

Различают насыщенные и ненасыщенные основаниями почвы. Почвы, у которых выражено высокое содержание в поглощающем комплексе ионов водорода, относятся к ненасыщенным. Почвы, у которых наблюдается высокое содержание кальция и магния, являются насыщенными основаниями.

Поскольку многообразные типы почв имеют различный состав поглощенных оснований, это отражается непосредственным образом на физико-химических свойствах различных почв.

Подзолистые и дерново-подзолистые почвы, которые оказываются насыщенными ионами водорода, обладают кислой реакцией, слабоводопрочной структурой, способны к заплыванию и образованию корки.

И, наоборот, черноземы, которые насыщены основаниями кальция и магния, обладают нейтральной или слабощелочной реакцией, водопрочной зернистой структурой и благоприятными водно-воздушными свойствами.

Совершенно иные свойства присущи засоленным почвам, поглощающий комплекс которых насыщен ионами натрия. К таким почвам

относятся солончаки и солонцы. В силу того что эти почвы насыщены натрием, они обладают щелочной реакцией, маловодопрочной структурой, при увлажнении сильно набухают, а при иссушении уплотняются и расчленяются трещинами. Более того, в условиях аридного климата наличие натрия в почвогрунтах способствует образованию мелкозема, а следовательно, и активному проявлению эоловой денудации.

Таким образом, чтобы почвы обладали благоприятными физико-химическими свойствами, они должны иметь устойчивый поглощающий комплекс. Такие условия складываются в том случае, если почва оказывается насыщенной преимущественно двух- или трехвалентными катионами. Поскольку коллоиды таких почв приводят к образованию водоустойчивых гелей, у них складывается и водопрочная структура. В том случае, когда поглощающий комплекс оказывается насыщенным одновалентными катионами (натрий, водород), увлажнение и иссушение почвы резко сказываются на изменении состояния коллоидов. При увлажнении гели переходят в золи, а при подсыхании происходит обратный процесс. В силу этого в почве складывается неблагоприятное структурообразование.

С составом поглощающего комплекса почвы связаны ее буферность, кислотность и щелочность.

Под буферностью почвы понимается ее способность противостоять изменению реакции. Так, например, при внесении в кислую почву щелочей последние окажутся нейтрализованными почвенными кислотами. В силу этого изменения ее прежней реакции (сдвига) не произойдет. Точно так же при наличии карбонатов в почве поступление кислот мало изменит реакцию данной почвы, так как соединения кальция будут нейтрализовывать кислые соединения. Карбонаты здесь являются буфером по отношению к кислотам почвы.

Выше отмечалось, что в зависимости от состава поглощенных оснований находится реакция почвы, которая может быть кислой или щелочной. При этом различают активную, обменную и гидролитическую кислотности.

Итак, состав поглощающего комплекса определяет основные физико-химические свойства почвы. При этом, зная сущность поглотительной способности почв, человек может управлять ее свойствами и изменять почву в нужную для него сторону. Изменяя состав поглощающего комплекса почв известкованием или гипсованием, внесением различных удобрений, человек создает в почвах нужную реакцию, а следовательно, улучшает их физико-химические и биологические свойства.

После уяснения основных теоретических положений темы проделайте качественные определения трёх видов поглотительной способности почвы.

Определение механической поглотительной способности почвы

1. Возьмите две воронки (диаметром 5-7 см) и укрепите их на двух металлических штативах. На воронки положите бумажный фильтр, а под воронки подставьте колбы или стаканы.

2. В одну воронку насыпьте 10-15 г растертой в ступке суглинистой почвы, во вторую - столько же супесчаной или песчаной почвы.

3. Возьмите кусочек глины или тяжелого суглинка, разотрите его в ступке, а затем высыпьте в стакан с водой и размешайте стеклянной палочкой.

4. Полученную суспензию в одинаковых дозах (20-30 мл) вылейте на первую и вторую воронки с почвами.

Сравните полученные фильтраты и объясните результаты опыта. Проследите физическую или молекулярно-сорбционную поглотительную способность почвы. В те же воронки с почвой вылейте одинаковые дозы (20-30 мл) заранее приготовленного окрашенного молекулярного или истинного раствора. Для этого можно использовать обычные чернила. Возьмите стакан с водой и опустите в него 5-10 капель чернил, а затем встряхните содержимое до равномерного окрашивания. Сравните полученные фильтраты и объясните результаты опыта.