Вся электронная библиотека      Поиск по сайту

 

Почвоведение и география почв

Глава 12. ПОЧВЕННЫЙ РАСТВОР И ПОЧВЕННЫЙ ВОЗДУХ

 

глазовская

М.А. Глазовская

 

Смотрите также:

 

Почва и почвообразование

 

Почвоведение. Типы почв

почвы

 

Фитоценология - геоботаника

 

Химия почвы

 

Книги Докучаева

докучаев

 

Происхождение жизни

 

Геология

геология

Основы геологии

 

Геолог Ферсман

 

Черви и почвообразование

дождевые черви

 

Дождевые черви

 

Вернадский. Биосфера

биосфера

 

Геохимия - химия земли

 

Минералогия

минералы

 

Земледелие. Агрохимия почвы

 

Справочник агронома

 

Происхождение растений

растения

 

Ботаника

 

Биология

 

Эволюция биосферы

 

Земледелие

 

зелёные растения

 

Геоботаника

 

Биографии биологов, почвоведов

Биографии почвоведов

 

Эволюция

 

 

Почвенный раствор. Методы выделения почвенного раствора

 

Поступающие в почвы атмосферная влага, воды половодий и паводков, почвенно-грунтовые воды (участвующие в формировании почв грунтового увлажнения), проникая в почвенную толщу, взаимодействуют с твердыми частицами и воздухом почвы, приобретают особый химический состав и свойства и становятся почвенным раствором.

 

Большое значение воды в почве, а также состава почвенных растворов вызвали необходимость их изучения. Главная трудность изучения почвенных растворов — несовершенство методов их выделения из почвы. Для приближенного суждения о составе почвенного раствора используется водная вытяжка, но она дает лишь относительное представление о содержании в нем тех или иных водно-растворимых веществ. При специальных исследованиях почвенного раствора пользуются методами лизиметров, вытеснения и отпрессовывания.

 

Извлеченные тем или иным путем растворы подвергаются химическим анализам. В случае малого количества растворов, получаемых, например, методом вытеснения или отпрессовывания, и малой концентрации веществ при анализе применяются микрометоды. Для суждения об общей концентрации растворенных минеральных веществ определяется удельная электропроводимость растворов. Периодический отбор растворов и повторные анализы в различные периоды года позволяют судить о динамике растворимых веществ.

 

Химический состав почвенных растворов

 Почвенные растворы— весьма подвижная система: состав их изменяется по мере перемещения из одного почвенного горизонта в другой; испарение воды или новое ее поступление влияет на концентрацию растворенных веществ, вызывает их выпадение или растворение. Состав растворов в значительной степени изменяется по сезонам года. Это связано с сезонными изменениями режима осадков и температур, поступления органических остатков и темпов их минерализации и гумификации.

 

Состав почвенного раствора и его концентрация определяются всей совокупностью происходящих в почве процессов и зависят от характера поступления воды в те или иные горизонты почв.

 

Если почвенный раствор образован влагой, попадающей в почву с атмосферными осадками, его концентрация обычно невелика— около 0,1—0,3 г/л и редко достигает 1 г/л. Состав такого почвенного раствора определяется в первую очередь подвижными продуктами минерализации и гумификации растительных остатков, имеет тесную связь с составом золы населяющих данную почву растений и составом почвенного гумуса. Новое поступление органических остатков и усиление микробиологической деятельности в теплые периоды года резко повышают концентрацию почвенных растворов. Подвижные продукты выветривания в составе этих растворов участвуют в меньшей степени.

 

Если в образовании почвенного раствора участвуют минерализованные грунтовые воды, поднимающиеся по капиллярам внутри почвенной толщи и испаряющиеся у ее поверхности, концентрация солей может достигать нескольких десятков и даже сотен г/л и предельного насыщения. В засоленных почвах, по данным В. А. Ковды, концентрация солей в растворах в верхних горизонтах доходит до 300—400 г/л. Химический состав таких растворов не имеет тесной связи с процессами минерализации и гумификации населяющих данную почву растений. Они представляют собой в некотором роде итог процессов выветривания и почвообразования всей водосборной (или солесборной) площади.

 

Состав веществ в почвенных растворах весьма разнообразен. В него входят минеральные, органо-минеральные и органические соединения, находящиеся как в состоянии молекулярных (истинных) растворов, так и коллоидных.

 

Органические соединения в почвенных растворах представлены водно-растворимыми солями различных органических кислот, в том числе фульвокислот (гуматы натрия, фульваты кальция, магния, а в условиях сильно кислой среды — фульваты железа и алюминия). В верхних горизонтах водно-растворимые органические соединения обычно составляют основную массу веществ почвенного раствора. Из минеральных веществ наиболее обычны простые соли следующих катионов и анионов: Са, Mg, Na, К, NH4 (В некоторых почвах Fe), HC03, С03, CI, S04 Si02, N02 и N03 и коллоидно-раствори- мые гидраты окислов Si02, Fe203, А1203, МПО.

 

Между общей концентрацией солей в растворах и соотношением отдельных ионов наблюдается определенная зависимость. В слабо концентрированных растворах преобладают двууглекислые соли кальция. По мере повышения концентрации растворов происходит накопление сернокислых и хлористых солей магния и 10 20 30 40 50 натрия.

 

Реакция почвенного раствора. Концентрация и состав растворенных веществ обусловливают ту или иную реакцию почвенного раствора. В зависимости от состава растворенных веществ и характера взаимодействия его с твердой фазой почв реакция может быть кислой, щелочной или нейтральной.

 

Кислая реакция почвенного раствора обусловлена растворенной угольной кислотой, водно-растворимыми органическими кислотами, поступающими в раствор при разложении органических остатков (масляная, щавелевая и др.), а также водно-растворимыми фракциями фульвокислот.

 

Щелочная реакция обусловлена присутствием в растворе солей сильных оснований и слабых кислот, которые подвергаются гидролитическому расщеплению. Это углекислые соли щелочей и щелочных земель, соли органических кислот и кремнекис- лоты.

 

Общая кислотность и общая щелочность — это все количество кислот или щелочей в растворе независимо от того, находятся они в виде недиссоциированных молекул или в ионном состоянии. Определяются они непосредственным титрованием почвенного раствора щелочью или кислотой.

 

Актуальная кислотность, или щелочность, почв связана с присутствием в растворе диссоциированных ионов Н+ и ОН-. Они определяются электрометрически или колориметрически и обозначаются рН — отрицательным логарифмом концентрации водородных ионов.

 

По закону действующих масс произведение концентрации диссоциированных ионов к недиссоциированной части воды, выраженное в молях на 1 л воды, представляет постоянную величину и называется константой диссоциации К. Степень диссоциации воды чрезвычайно мала, поэтому концентрацию недиссоциированной части Н20 принимают за единицу. Н+-(ОН~)=К. При 22° С для чистой воды Л"=10-14. Так как количество диссоциированных ионов (<Н+) и (ОН-) для воды одинаково, то 10-14=(Н+)2. Отсюда (Н+) =уЛ10-14= Ю-7. Если прологарифмировать эту величину и взять ее с отрицательным знаком, значение рН для чистой воды получится равным 7. Это говорит о нейтральной реакции, т. е. одинаковом содержании в растворе и водородных и гидроксильных ионов.

 

При увеличении концентрации водородных ионов значения рН понижаются, а при уменьшении концентрации — повышаются. Значения рН ниже 7 указывают на кислую реакцию почвенного раствора, а выше 7 — на его щелочную реакцию. В почвах значения рН колеблются в пределах:

3.0—   4,5       — сильнокислые почвы 4,5—5,5 — кислые почвы

5.1—   5,5       — слабокислые почвы

5,5—6,0 — близкие к нейтральным 6,0—7,0—нейтральные почвы 7,0—7,5 — слабощелочные почвы

7,5—8,5 — щелочные почвы

8,5 и выше — сильнощелочные почвы

 

Кроме общей и актуальной кислотности почв различают еще обменную и гидролитическую кислотности почв.

 

Обменная кислотность обнаруживается при воздействии на твердую фазу почв ненасыщенных основаниями растворов нейтральных солей. В результате реакции обмена часть катионов нейтральной соли поглощается твердой фазой почвы, а взамен ее в растворе появляется эквивалентное количество ионов водорода и алюминия, находившихся в поглощающем комплексе. Например, при воздействии на почву КС1 в результате обменных реакций с поглощенным водородным ионом в растворе появляется соляная кислота, а при обмене с поглощенным алюминием — А1(С1)з. Это соль слабого основания и сильной кислоты, в воде она гидролитически расщепляется по реакции

А1 (С1)3 + ЗН+ • ОН- А1 (ОН)3 + ЗНС1

 

В результате в растворе также появляется соляная кислота, а гидрат окиси алюминия выпадает а осадок. Если почва обрабатывается раствором основной, гидролитически расщепляющейся соли (соли сильного основания и слабой кислоты, например уксуснокислым натрием), из поглощающего комплекса можно вытеснить еще некоторое, дополнительное количество обменного водорода по сравнению с вытесняемым нейтральной солью. Появляющаяся в результате этого кислотность называется гидролитической.

 

При внесении в почву различных удобрений в почвенном растворе в результате реакции обмена могут обнаруживаться и обменная и гидролитическая кислотности.

Устанавливая нормы внесения извести в кислые почвы, учитывают степень их кислотности (). При одних и тех же значениях рН нормы внесения извести в почвы тяжелого механического состава выше, чем в почвы более легкого механического состава.

 

Буферность почв

Почвы и почвенные растворы обладают свойством буферности, т. е. они в той или иной степени препятствуют смещению реакции при добавлении кислот, щелочей или изменении степени влажности. Буферность почв обусловлена присутствием в них коллоидов с обменными катионами и анионами. Если в коллоидной части почвы находится способный к обмену ион водорода, она буферна по отношению к щелочам: (Кол.) H++NaOH->- ->(Кол.) 1Ча++НгО. Если почва содержит способные к обмену основания (Са, Mg, К), она буферна по отношению к кислотам: (Кол.) Са2++Н2504->-(Кол.) 2H++CaS04. Органические вещества почвы, представляющие слабые кислоты, или некоторые минеральные слаборастворимые соли, находящиеся в почве и почвенном растворе (например, СаС03 и Са(НС03)2), — также обусловливают буферность растворов при их разбавлении или испарении.

 

Реакция почвы имеет важное значение для развития микробиологических процессов и роста культурных растений. Многие микроорганизмы наиболее хорошо развиваются при реакции почвенного раствора, близкой к нейтральной. Большинство культурных растений также чувствуют себя лучше в нейтральных почвах и лишь некоторые из них (например, чайный куст) явно предпочитают кислые почвы.

 

Реакцию почвенного раствора можно изменить в наиболее благоприятную сторону, внося различные минеральные вещества. Так, для уничтожения кислой реакции в почвы вносят известь, для уменьшения щелочности — промышленные отходы, содержащие серу (в почвах она под воздействием сульфуризующих бактерий превращается в серную кислоту), или чаще физиологически кислые удобрения: суперфосфат, сернокислый аммоний и нитрат аммония.

 

Внесением различных минеральных и органо-минеральных удобрений в почвенных растворах регулируется также состав веществ, достигаются максимально благоприятные условия для роста и развития растений. Почвы с высокой концентрацией солей в почвенном растворе (солончаки и солончаковатые почвы) подвергаются промывкам для удаления вредного для растений избытка солей.

 

Кислород в почвенных растворах

Дождевые и снеговые воды, просачивающиеся в почву, богаты кислородом. Если почва не переувлажнена, хорошо аэрируется, почвенный раствор содержит достаточно растворенного кислорода: более 50% от полного насыщения влаги кислородом при данной температуре. В переувлажненных почвах, особенно в почвах с водозастойным режимом, содержание кислорода в почвенной влаге понижается до 10% и ниже. В этом случае кислорода не хватает для нормального развития растений. даже приспособленных к избыточной влаге (например, в заболоченных лесах). При избытке влаги и недостатке кислорода необходимы осушительные мероприятия.

 

 

 

К содержанию книги: МАРИЯ АЛЬФРЕДОВНА ГЛАЗОВСКАЯ - Общее почвоведение и география почв

 

 

Последние добавления:

 

Сукачёв: Фитоценология - геоботаника

 

Сукачёв. БОЛОТОВЕДЕНИЕ И ПАЛЕОБОТАНИКА

 

Перельман. ГЕОХИМИЯ ЛАНДШАФТА

 

Жизнь в почве  Агрохимик и биохимик Д.Н. Прянишников

 

 Костычев. ПОЧВОВЕДЕНИЕ 

 

Полынов. КОРА ВЫВЕТРИВАНИЯ

 

Тюрюканов. Биогеоценология. Биосфера. Почвы

 

Почвоведение - биология почвы

 

Происхождение и эволюция растений