Материал: Pochvovedenie_Kovda_chast1

фазы почвы, обусловливающей появление дополнительного коли­ чества протонов в растворе при взаимодействиях с удобрениями или химикатами.

Кислая реакция солевых вытяжек из почв объясняется появ­ лением в растворе ионов водорода (гидроксония Н3 О+ ) в резуль­ тате вытеснения из почвенного поглощающего комплекса, а так­ же взаимодействия с водой молекулярных кислот и гидратированных катионов. Гидратированные катионы при этом можно рассматривать как кислоты (Бренстед — Лоури). Наиболее сильные кислотные свойства в воде проявляют двух- и особенно трехзарядные катионы металлов:

В зависимости от характера взаимодействующего с почвой

последовательные этапы выделения в раствор дополнительных количеств протонов из твердой фазы.

Обменная кислотность обнаруживается при взаимодействии с почвой растворов нейтральных солей. При этом происходит эквивалентный обмен катиона нейтральной соли на ионы водоро­ да, алюминия и другие, находящиеся в поглощающем комплексе. Обычно для определения обменной кислотности почв используют 1 н. раствор КСl (рН около 6,0).

Природа обменной кислотности зависит от состава и свойств почвенных коллоидов. Кислотность органических почвенных коллоидов (гумусовые кислоты) обусловлена главным образом обменным водородом, причем непосредственным источником об­ менного водорода служат органические кислоты, включая гуму­ совые, и угольная кислота. При взаимодействии с коллоидами водород этих кислот внедряется в их диффузный слой, занимая место оснований, которые выщелачиваются или выпадают в осадок:

[ППК 2 - ]Са 2 + +R(COOH) 2 — >[ППК 2 - ]2Н + +R(COO - ] 2 Ca

[ППК 2 - ]Са 2 + + Н 2 СО з — >[ППК 2 - ]2Н + + СаСO 3

Кислотность минеральных коллоидов связана с наличием в почвенном поглощающем комплексе обменных ионов водорода, алюминия или железа. Источником обменных алюминия и желе­ за служат ионы кристаллической решетки глинистых минералов и гидроксидов, мобилизуемые органическими кислотами или присутствующие в почвенном растворе и также внедряющиеся в диффузный слой почвенных коллоидов.

197

При взаимодействии кислой почвы с раствором хлорида калия в результате обмена калия на водород в растворе появля­ ется соляная кислота, а при обмене на алюминий — хлорид алюминия (III)

[ППК–] Н + + К С l – > [ П П К – ] К + + Н С l ,

[ППК3 – ]Аl3 + + 3КСl–>[ППК3 – ]3К+ +АlС13

АlСlз — это соль слабого основания и сильной кислоты, гид­ ролитически расщепляющаяся с образованием соляной кислоты и гидроксида алюминия

АlСl3 + 3Н2 O–>Al(ОН)3 +3НСl

Образующаяся в растворе кислота оттитровывается щелочью (кислотность выражается в мг-экв/100 г) или определяется по рН раствора, который в данном случае характеризуется как соле­ вой рН,рНKCl, рН(КСl) По значениям рН можно ориентировоч­ но определить роль различных ионов в образовании кислотности При рН меньше 4,0 кислотность обусловлена главным образом обменным водородом, при рН от 4,0 до 5,5 — обменным алюми­ нием

В кислых почвах (подзолистые, серые лесные, красноземы) солевой рН всегда меньше, чем водный рН, поскольку в этих почвах имеется обменный водород и (или) алюминий Для насы­ щенных основаниями почв солевой рН не определяется

Гидролитическая кислотность обнаруживается при воздейст­ вии на почву раствора гидролитически щелочной соли сильного основания и слабой кислоты, при котором происходит более полное вытеснение поглощенных водорода и других кислотных ионов Для определения гидролитической кислотности обычно используют 1 и раствор CH3COONa с рН 8,2 При взаимодейст­ вии уксуснокислого натрия с почвой могут происходить реакции в зависимости от содержания в ней алюминия или водорода, аналогичные приведенным выше

[ППК– ]Н+ +CH3 COONa –>[ППК– ]Na+ +СН3 СООН

Количество образующейся уксусной кислоты, определяемое титрованием, характеризует гидролитическую кислотность почвы При наличии в почве обменного алюминия образующийся в результате обменной реакции уксуснокислый алюминий распа­

дается на гидроксид алюминия и уксусную кислоту

198

нения ионов ОН– , в результате чего уменьшается кислотность вытяжек.

Наличие потенциальной кислотности характерно для почв, обедненных основаниями (Са2 + , Mg2 + и др.). Чем больше почва обеднена основаниями, тем резче проявляет она кислотные свойства.

В природе распространение кислых почв связано с опреде­ ленными условиями почвообразования (подзолистые, бурые лес­ ные, красноземы, желтоземы). Большое значение в образовании почв с той или иной реакцией имеет характер почвообразующей породы. Подзолистые почвы, бедные основаниями, в основном приурочены к выщелоченным, бескарбонатным породам. Харак­ тер почвообразовательного процесса откладывает существенный отпечаток на формирование реакции почв. В одних случаях этот процесс приводит к потере оснований и подкислению (подзоли­ стый процесс), в других — наблюдается постепенное обогащение почвы основаниями (дерновый процесс). Большое значение в формировании кислых почв имеют климатические условия. Про­ мывной характер водного режима приводит к выносу солей из почвы, способствует выходу в раствор поглощенных Са2 + , Mg2 + в обмен на водородные ионы и их последующему выщелачива­ нию. Растительность также оказывает влияние на характер поч­ венной реакции. Хвойные леса и сфагнум способствуют усилению кислотности благодаря кислым свойствам их органических ос­ татков; лиственные леса и травянистая растительность благопри­ ятствуют накоплению оснований.

Сельскохозяйственная деятельность человека вызывает изме­ нение почвенной реакции. Само отчуждение урожаев с полей приводит к постепенному обеднению почв элементами, входящи­ ми в состав растений, в том числе и основаниями. Длительная обработка почвы в условиях зоны подзолистых почв способствует обеднению ее Са2 + и Mg2 + . Снизить рН почвы может и внесение физиологически кислых минеральных удобрений.

Кислая реакция почв неблагоприятна для большинства куль­ турных растений и полезных микроорганизмов. Кислые почвы обладают плохими физическими свойствами. Из-за недостатка оснований органическое вещество в этих почвах не закрепляется, почвы обеднены питательными веществами. Степень отрицатель­ ного влияния кислой реакции почв на растения зависит от того, какой элемент является причиной почвенной кислотности — водо­ род или алюминий. Алюминий оказывает на растения более силь­ ное токсическое действие, чем водород. Так, при повышении содержания обменного алюминия до 10—12 мг/100 г наблюдает­ ся выпадение клевера в посевах. Опытами Н. С. Авдонина пока­ зано, что наличие в кислых почвах обменного алюминия служит

причиной гибели посевов озимых зерновых культур при перези­ мовке.

Доля участия в почвенном поглощающем комплексе обмен­ ных катионов водорода и алюминия, определяемых как обменная

199

или гидролитическая кислотность, характеризует ненасыщенность почв основаниями

Степень насыщенности почв основаниями — это количество обменных оснований (обычно С а 2 + + M g 2 + ) , выраженные в процентах от емкости поглощения

Таким образом, ненасыщенность почв основаниями характе­ ризуется разностью между емкостью поглощения при избранном значении рН и содержанием в почве обменных оснований

Основным методом повышения продуктивности кислых почв, снижения их кислотности служит известкование

При внесении извести СаСО3 при наличии избытка углекисло­ ты переходит в растворимый Са(НС03 )2 , который взаимодейст­ вует с почвой по следующей схеме

[ППК2 – ]2Н+ +Са(НСО3 )2 –> [ППК 2 – ]Са 2 + + 2Н2 O+2СO2

Почвы с высокой степенью насыщенности не нуждаются в известковании Путем сопоставления степени насыщенности почв с отзывчивостью на известкование в полевых опытах установлена следующая примерная шкала

Обычно доза извести рассчитывается по гидролитической кислотности пахотного слоя почвы

При плотности почвы 1,3 г/см3 ее масса в 20-сантиметровом

для нейтрализации 1,3 т СаСО3 на 1 га Однако обычно исполь­ зуется не полная доза извести, рассчитанная по гидролитической кислотности, а лишь какая-то часть ее, определяемая в соответ­ ствии со свойствами выращиваемых культур

200