Солонцы и солонцеватые почвы широко распространены в степных районах и полупустынях. Наиболее часто они встречаются в зоне сухих степей с каштановыми и бурыми почвами. Солонцы можно обнаружить и в зоне черноземных почв. Общая площадь солонцов на территории Советского Союза достигает 40 млн. га.
Характерная особенность солонцов — наличие в коллоидной части почвы обменного натрия, который находится там в поглощенном состоянии.
Как известно, почва обладает свойством поглощать и удерживать в себе разнообразные находящиеся в ней вещества. Поглотительная способность почвы проявляется в отношении многих веществ и газов, в том числе солей и отдельных ионов (катионов и анионов), благодаря наличию в ней частиц размером меньше 0,001 мм (органоминеральные коллоиды). Эта часть почвы получила название поглощающего комплекса почвы. В нем обычно имеются и небольшое количество К, а иногда и Nh5. В природных условиях происходит взаимный обмен между катионами поглощающего комплекса и почвенного раствора. Обмен происходит быстро и в эквивалентных количествах; этот процесс обычно бывает обратимым. Например, если на почву, насыщенную кальцием, подействовать раствором хлористого натрия, то произойдет обменная реакция — поглощенный кальций перейдет в раствор, а место на поверхности частиц почвы займут ионы натрия. Эту обменную реакцию можно представить в виде схемы
Подобные реакции происходят и в природных условиях, причем обменная способность почвы может проявляться как в отношении катионов, так и анионов.
Катионы поглощающего комплекса, способные к обменным реакциям, обычно называют «поглощенными» или «обменными», а общее количество катионов, поглощенное 100 г почвы, получило название емкость поглощения почвы.
При переходе натрия из поглощающего комплекса в почвенный раствор создается сильнощелочная реакция и образуется очень вредная для растений сода. Кроме того, в присутствии натрия ухудшаются физические свойства почвы и она становится бесструктурной и чрезмерно вязкой.
Поскольку обменный натрий легко вытесняется из почвенного поглощающего комплекса катионами других солей, в частности кальцием, его можно удалить из почвы при помощи воды.
По содержанию поглощенного натрия почвы подразделяются на слабо-, средне-, сильносолонцеватые и солонцы.
Солонцы характеризуются следующим образом. Верхний слой почвы (горизонт А) мощностью в несколько сантиметров имеет серый или белесый цвет; почвенная структура обычно непрочная, листоватой или чешуйчатой формы, почва малоплодородна. Ниже следует солонцовый слой (горизонт В) серо-бурого, темно-коричневого или черного цвета; он обогащен питательными солями фосфора, азота и калия; почвы малоплодородны из-за плохих физических свойств и повышенной щелочности.
При влажном состоянии почва этого горизонта липкая и вязкая, а при высыхании, сжимаясь и трескаясь, образует твердые, как камень, глыбы и столбики, отчего этот слой почвы получил название столбчатого горизонта. Именно этот горизонт и определяет все основные отрицательные свойства солонца. Он мало доступен для корней растений, и нередко его называют «могилой для корней». Под столбчатым горизонтом располагается менее плотный горизонт, характеризующийся «ореховатой» или глыбисто-комковатой структурой. Кроме того, в солонцоватых почвах, в пределах корнеобитаемой зоны, залегают вредные для растений солевые горизонты.
В зависимости от мощности горизонта А солонцовые почвы разделяются на три группы: корковые, среднестолбчатые и глубокостолбчатые солонцы.
Накопление солей в солонцах по горизонтам идет неравномерно. Корковые солонцы обычно засолены почти с поверхности почвы, тогда как на глубокостолбчатых солонцах скопление солей наблюдается на глубине 80— 100 см. По составу солей солонцы могут быть содовыми, хлоридными, сульфатными, гипсовыми и смешанными.
Из-за плохих агрофизических свойств, а часто также и сильно щелочной реакции почвенного раствора солонцы относят к низкоплодородным почвам. Урожай сельскохозяйственных культур на малоплодородных солонцах, например корковых, настолько низкий, что значительная площадь подобных почв не используется в сельском хозяйстве. Однако при применении мелиорации и соответствующих агроприемов солонцы могут стать полноценными почвами, на которых можно будет получать удовлетворительные урожаи.
Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.
www.activestudy.info
Cтраница 1
Состав поглощенных катионов ( ПК) почв и глинистых отложений плейстоцена имеет специфические особенности. [1]
Состав поглощенных катионов оказывает большое влияние на физические и химические свойства почвы, на условия роста сельскохозяйственных культур и действие удобрений. От состава поглощенных катионов в значительной степени зависит состав почвенного раствора. Если почва содержит в поглощенном состоянии много кальция, то при внесении растворимых удобрений ( Nh5N03, KC1 и др.) в почвенный раствор будет вытесняться преимущественно кальций, а если поглощенного кальция мало и в поглощенном состоянии находится много ионов алюминия и водорода, то при внесении удобрений в почвенный раствор будут вытесняться алюминий и водород, что вызывает его подкисление. [2]
Состав поглощенных катионов влияет на состояние почвенного поглощающего комплекса, на его дисперсность, а в связи с этим на физико-механические и физико-химические свойства почвы. Катионы осаждают ( коагулируют) отрицательно заряженные почвенные коллоиды, причем коагулирующая способность их возрастает с увеличением заряда и атомного веса. Одновалентные катионы обладают меньшей коагулирующей способностью, чем двухвалентные, а двухвалентные - меньшей, чем трехвалентные. Исключение составляет ион водорода, который по энергии коагуляции приближается к двухвалентным катионам. [3]
Состав поглощенных катионов оказывает большое влияние на физические и химические свойства почвы, на условия роста сельскохозяйственных культур и действие удобрений. От состава поглощенных катионов в значительной степени зависит состав почвенного раствора. Если почва содержит в поглощенном состоянии много кальция, то при внесении растворимых удобрений ( Nh5N03, KC1 и др.) в почвенный раствор будет вытесняться преимущественно кальций, а если поглощенного кальция мало и в поглощенном состоянии находится много ионов алюминия и водорода, то при внесении удобрений в почвенный раствор будут вытесняться алюминий и водород, что вызывает его подкисление. [4]
Состав поглощенных катионов влияет на состояние почвенного поглощающего комплекса, на его дисперсность, а в связи с этим на физико-механические и физико-химические свойства почвы. Катионы осаждают ( коагулируют) отрицательно заряженные почвенные коллоиды, причем коагулирующая способность их возрастает с увеличением заряда и атомного веса. Одновалентные катионы обладают меньшей коагулирующей способностью, чем двухвалентные, а двухвалентные - меньшей, чем трехвалентные. Исключение составляет ион водорода, который по энергии коагуляции приближается к двухвалентным катионам. [5]
С составом поглощенных катионов связаны физические свойства почвы. Наиболее благоприятная структура имеется в почвах, насыщенных кальцием. Введение в поглощающий комплекс натрия приводит к распылению почвы и потере ею ценных физических свойств. Составом поглощенных катионов определяется реакция почвенного раствора. Так, почвы, содержащие в поглощающем комплексе кальций, имеют нейтральную или слабо щелочную реакцию; почвам, богатым обменным водородом или алюминием, свойственна кислая реакция, а почвам, содержащим обменный натрий - резко щелочная. [6]
Когда в составе поглощенных катионов преобладает кальций ( например, в черноземах), обладающий сильным коагулирующим действием, то почвенные коллоиды находятся в коагулированном состоянии, что способствует образованию водопрочных агрегатов и созданию хорошей структуры почвы. Поглощенный кальций, осаждая органические и минеральные коллоиды, способствует сохранению и накоплению их в почве и увеличению емкости поглощения ее. [7]
Черноземы, содержащие в составе поглощенных катионов Na больше 5 % от емкости поглощения, называются солонцеватыми, а если в нижней части профиля они содержат повышенное количество воднорастворимых солей ( сухой остаток водной вытяжки больше 0 25 %) - солонцевато-солончаковатыми. В ряде случаев типичные, обыкновенные и южные черноземы имеют морфологически заметные признаки осолодения; они называются осолоделыми черноземами. [8]
Эти исследования показали, что состав поглощенных катионов оказывает сильное влияние на свойства почвы и рост растений. Из поглощенных катионов особенно большое значение имеет кальций: многие важные агрономические свойства почвы, рост и развитие растений в сильной степени зависят от насыщенности почвенного поглощающего комплекса кальцием. Методы химической мелиорации кислых и солонцовых почв основаны на изменении состава поглощенных катионов в этих почвах, главным образом путем введения кальция в почвенный поглощающий комплекс. Для нейтрализации кислотности и повышения плодородия кислых ночв основным мероприятием является известкование, а для устранения повышенной щелочности и улучшения свойств солонцовых почв - гипсование. [9]
Эти исследования показали, что состав поглощенных катионов оказывает сильное влияние на свойства почвы и рост растений. Из поглощенных катионов особенно большое значение имеет кальций: многие важные агрономические свойства почвы, рост и развитие растений в сильной степени зависят от насыщенности почвенного поглощающего комплекса кальцием. Методы химической мелиорации кислых и солонцовых почв основаны на изменении состава поглощенных катионов в этих почвах, главным образом путем введения кальция в почвенный поглощающий комплекс. Для нейтрализации кислотности и повышения плодородия кислых почв основным мероприятием является известкование, а для устранения повышенной щелочности и улучшения свойств солонцовых почв - гипсование. [10]
РАССОЛОНЦЕВАНИЕ ПОЧВ - процесс изменения состава поглощенных катионов и свойств солонцов, происходящий естественным путем или в процессе мелиорации почв. При этом уменьшается содержания обменного натрия и улучшаются водно-физические и др. свойства солонцовых горизонтов. [11]
В тех почвах, где в составе поглощенных катионов наряду с кальцием и магнием имеются ионы водорода ( выщелоченные черноземы, серые лесные и дерново-подзолистые почвы), реакция почвенного раствора определяется содержанием в нем одновременно углекислоты и бикарбоната кальция, а также растворимых органических кислот и их солей. [12]
В тех почвах, где в составе поглощенных катионов, кроме кальция и магния, встречаются ионы водорода и алюминия ( выщелоченные черноземы, серые лесные и дерново-подзолистые почвы), реакция почвенного раствора определяется содержанием в нем одновременно углекислоты и бикарбоната кальция, а также растворимых органических кислот и их солей. [13]
Ионообменные реакции подчиняются закону действующих масс: состав поглощенных катионов и равновесных растворов тесно взаимосвязаны. [14]
Страницы: 1 2 3 4
www.ngpedia.ru
Почвы существенно различаются между собой составом обменных катионов. Эти различия обусловлены типом почвообразования, спецификой почвообразующих пород, водным и солевым режимами почв. Заметно влияют на этот показатель химические мелиорации.
Содержание обменных катионов в почве выражается как в абсолютных величинах (мг. экв/100 г почвы), так и в относительных (% от емкости обмена).
Ca2+, Mg2+, Na+, K+, Nh5+, H+, Al3+, Fe2+, Mn2+
PO43-, HPO42-, h3PO4-, SiO32-, NO3-, CI-
Практически все почвы в составе обменных катионов содержат кальций и магний, причем в большинстве случаев Ca2+ преобладает над Mg2+. Так же среди обменных катионов всегда содержатся K+ и Nh5+, но их доля в ППК не велика. Так, количество обменного калия чаще всего не превышает 2…5% от емкости обмена, содержание аммония еще меньше.
В географическом аспекте содержание обменных катионов почв варьирует в широких пределах и подчиняется определенным закономерностям.
Подзолистые – Ca2+, Mg2+, Nh5+, H+, Al3+
Серые лесные – Ca2+, Mg2+, K+, Nh5+, H+
Чернозем обыкновенный, южный – Ca2+, Mg2+, K+, Nh5+, Na+
Чернозем выщелоченный, оподзоленный – Ca2+, Mg2+, K+, Nh5+, H+
Солонец – Ca2+, Mg2+, Na+
Каштановые – Ca2+, Mg2+, Na+, K+
Почвы полярной зоны - Ca2+, Mg2+, K+, Na+
Отдельные поглощенные катионы неравнозначны по результативной сущности в многообразных явлениях природы почв. Об экологической значимости отдельных обменных катионов дает представление следующая информация:
Ca2+ – считается катионом хранителем плодородия в связи с его многогранной значимостью. Он присутствует во всех без исключения почвах, но в разных количествах и в разных соотношениях с другими катионами. Оптимум его содержания – 80-90% от ЕКО. Это величина характерна для черноземов. Присутствие кальция в таких количествах обеспечивает 99,9%-ную коагуляцию коллоидных систем, а, следовательно, создается необходимая предпосылка для высокого структурообразования при активной деятельности корневых систем травянистой растительности и достаточного содержания гумусовых веществ.
Однако, повышенные количества кальция в почвах, содержащих монтмориллонит и другие, набухающие интенсивно глинистые минералы, могут вызвать слитогенетические явления, противоположные зернистому и комковатому структурообразованию даже при оптимальном содержании ионов кальция.
Кальций способен к ионообменному поглощению корнями растений. Однако этот способ питания растений, как правило, не принимается во внимание, так как кальций всегда присутствует в почвенных растворах и не является в биосфере дефицитным.
Mg2+ – магний всегда сопровождает кальций. Типичное соотношение Ca2+: Mg2+ = 5:1. В таких количествах его действие аналогично действию кальция. Экологическая дисгармония почвенной среды может возникать в щелочных почвах при повышении количества магния в ППК за счет снижения содержания Ca2+, т.е. при изменении соотношения Ca :Mg в сторону магния. В этом случае сам магний вызывает повышение щелочности в связи с присутствием в почвенной среде карбонатов и бикарбонатов магния. Присутствие магния в ППК поддерживает свойства солонцеватости почв и даже приводит в отдельных случаях к образованию особых почв – магниевых солонцов.
При высоком содержании обменного магния возрастает растворимость гумусовых веществ и ухудшается структура почвы, снижается водопроницаемость, что отрицательно сказывается на водном режиме. При повышенном содержании обменного магния усиливается отрицательное действие обменного натрия при невысоком содержании последнего в почве.
Na+ – натрий в количествах менее 3% от ЕКО – необходимый компонент оптимального для биоценозов функционирования почвенной системы. В этом случае натрий обеспечивает дисперсность коллоидов на уровне около 0,1%, что важно для подвижности, динамичности и первоочередной резервности для минерализации гумусовых веществ и обеспечения почвенных растворов биологически необходимыми компонентами. Однако следует признать, что эта роль натрия в почвоведении и агрохимии изучена недостаточно.
Натрий как обменный катион является активным пептизатором коллоидов при концентрации его в почвенном растворе ниже порога коагуляции. При этом в состояние золя переходят все коллоидные системы, почва приобретает свойства солонцеватости, становясь текучей, вязкой, бесструктурной. В растворах появляются щелочные соли, рН может достигать 9,5-10,0. Образуются особые соли – солонцы.
K+ – в питании растений – основной источник доступного калия. Отмечена тенденция необменного поглощения калия из слоя компенсирующих противоионов в кристаллическую решетку минералов. Избыток калия может вызвать солонцеватость почв.
Nh5+ – ион аммония: единственная возможная аккумуляция доступного растениям азота. Поглощается коллоидами в процессе аммонификации. Легко используется корневыми системами растений. Не накапливается в количествах, превышающих 3% от ЕКО. Физическая и физико-химическая значимость не изучена. Повышенное содержание свидетельствует о недостатке азота.
H+ – обменный водород – источник почвенной кислотности. Его присутствие фиксируется всегда в бескарбонатных почвах, т.е. в почвах, не содержащих CaCO3.
В нейтральных почвах при рН от 6,5 до 7,2 водород присутствует в ППК в количествах менее 5% от ЕКО. В этих условиях обменный водород экологически нейтрален. В количествах более 5% от ЕКО начинают проявляться кислотные свойства почв. При этом кислотные свойства проявляются сильнее при повышении количества H+ в коллоидно-поглощенном состоянии.
Максимум кислотности почвенной среды наступает когда среди обменных катионов водорода становится более 40-50%, рН почвы при этом становится кислой и сильнокислой (рН 3-5). Максимальное количество водорода в ППК может достигать 80% от ЕКО.
Al3+ – алюминий в обменном состоянии – интенсивный коагулятор коллоидов. Является объектом пристального внимания в кислых почвах. При переходе в почвенный раствор образует гидролитически кислые соли, способствующие повышенной пептизации Al3+ в почвенной среде, поэтому учитывается при определении кислотности почв, наравне с ионом водорода. Алюминий изучается как физиологически токсичный катион.
Fe3+ – интенсивный коагулятор коллоидов, как и алюминий во влажных тропических почвах. Участвует в создании структурных микроагрегатов.
Принимая во внимание огромную роль обменных катионов в жизни растений, неоднократно предпринимались попытки обосновать их оптимальное содержание в почве. Так, Байер (1945) предложил модель почвы с «идеальным» соотношением обменных катионов: Ca2+ - 65%, Mg2+ - 10%, K+ - 5%, H+ - 20%.
Такие модели, несомненно, представляют интерес, но следует учитывать, что оптимальный состав обменных катионов может существенно меняться в зависимости от различных факторов – требований культуры, минералогического и гранулометрического составов почв и т.д.
В почвах со слабокислой, нейтральной и слабощелочной реакцией среды состав обменных катионов, как правило, благоприятен для большинства сельскохозяйственных культур. При высоком содержании в почвах обменных H+ и Al3+ или Mg2+ и Na+ состав обменных катионов регулируют с помощью химической мелиорации.
studfiles.net
Солонцы и солонцеватые почвы широко распространены в степных районах и полупустынях. Наиболее часто они встречаются в зоне сухих степей с каштановыми и бурыми почвами. Солонцы можно обнаружить и в зоне черноземных почв. Общая площадь солонцов на территории Советского Союза достигает 40 млн. га.
Характерная особенность солонцов — наличие в коллоидной части почвы обменного натрия, который находится там в поглощенном состоянии.
Как известно, почва обладает свойством поглощать и удерживать в себе разнообразные находящиеся в ней вещества. Поглотительная способность почвы проявляется в отношении многих веществ и газов, в том числе солей и отдельных ионов (катионов и анионов), благодаря наличию в ней частиц размером меньше 0,001 мм (органоминеральные коллоиды). Эта часть почвы получила название поглощающего комплекса почвы. В нем обычно имеются и небольшое количество К, а иногда и Nh5. В природных условиях происходит взаимный обмен между катионами поглощающего комплекса и почвенного раствора. Обмен происходит быстро и в эквивалентных количествах; этот процесс обычно бывает обратимым. Например, если на почву, насыщенную кальцием, подействовать раствором хлористого натрия, то произойдет обменная реакция — поглощенный кальций перейдет в раствор, а место на поверхности частиц почвы займут ионы натрия. Эту обменную реакцию можно представить в виде схемы
Подобные реакции происходят и в природных условиях, причем обменная способность почвы может проявляться как в отношении катионов, так и анионов.
Катионы поглощающего комплекса, способные к обменным реакциям, обычно называют «поглощенными» или «обменными», а общее количество катионов, поглощенное 100 г почвы, получило название емкость поглощения почвы.
При переходе натрия из поглощающего комплекса в почвенный раствор создается сильнощелочная реакция и образуется очень вредная для растений сода. Кроме того, в присутствии натрия ухудшаются физические свойства почвы и она становится бесструктурной и чрезмерно вязкой.
Поскольку обменный натрий легко вытесняется из почвенного поглощающего комплекса катионами других солей, в частности кальцием, его можно удалить из почвы при помощи воды.
По содержанию поглощенного натрия почвы подразделяются на слабо-, средне-, сильносолонцеватые и солонцы.
Солонцы характеризуются следующим образом. Верхний слой почвы (горизонт А) мощностью в несколько сантиметров имеет серый или белесый цвет; почвенная структура обычно непрочная, листоватой или чешуйчатой формы, почва малоплодородна. Ниже следует солонцовый слой (горизонт В) серо-бурого, темно-коричневого или черного цвета; он обогащен питательными солями фосфора, азота и калия; почвы малоплодородны из-за плохих физических свойств и повышенной щелочности.
При влажном состоянии почва этого горизонта липкая и вязкая, а при высыхании, сжимаясь и трескаясь, образует твердые, как камень, глыбы и столбики, отчего этот слой почвы получил название столбчатого горизонта. Именно этот горизонт и определяет все основные отрицательные свойства солонца. Он мало доступен для корней растений, и нередко его называют «могилой для корней». Под столбчатым горизонтом располагается менее плотный горизонт, характеризующийся «ореховатой» или глыбисто-комковатой структурой. Кроме того, в солонцоватых почвах, в пределах корнеобитаемой зоны, залегают вредные для растений солевые горизонты.
В зависимости от мощности горизонта А солонцовые почвы разделяются на три группы: корковые, среднестолбчатые и глубокостолбчатые солонцы.
Накопление солей в солонцах по горизонтам идет неравномерно. Корковые солонцы обычно засолены почти с поверхности почвы, тогда как на глубокостолбчатых солонцах скопление солей наблюдается на глубине 80— 100 см. По составу солей солонцы могут быть содовыми, хлоридными, сульфатными, гипсовыми и смешанными.
Из-за плохих агрофизических свойств, а часто также и сильно щелочной реакции почвенного раствора солонцы относят к низкоплодородным почвам. Урожай сельскохозяйственных культур на малоплодородных солонцах, например корковых, настолько низкий, что значительная площадь подобных почв не используется в сельском хозяйстве. Однако при применении мелиорации и соответствующих агроприемов солонцы могут стать полноценными почвами, на которых можно будет получать удовлетворительные урожаи.
Источник: http://www.activestudy.info/soloncy-i-soloncevatye-pochvy/ © Зооинженерный факультет МСХА
znanija.com
Количество просмотров публикации ОБМЕННЫЕ КАТИОНЫ И ИХ ВЛИЯНИЕ НА СВОЙСТВА ПОЧВЫ - 958
ЗНАЧЕНИЕ ПОГЛОТИТЕЛЬНОЙ СПОСОБНОСТИ
Поглотительная способность играет чрезвычайно важную роль в генезисе почв, формировании их свойств и уровня плодородия.
Среди разнообразных процессов поглощения, протекающих в почве, большое значение имеет сорбционное закрепление гумусовых веществ. Благодаря этому происходит формирование специфической поверхности почвенных частиц, составляющих основу ППК, образование и стабилизация гумусового профиля почвы с количественными и качественными характеристиками, соответствующими конкретному типу почвообразования.
Поглотительная способность играет важную роль в процессах профильной дифференциации разнообразных органических и неорганических веществ. В какой-то мере почвенный профиль представляет собой своеобразную хроматографическую колонку, в которой отдельные генетические горизонты, характеризующиеся своими индивидуальными составом и свойствами, выступают в качестве барьеров для тех или иных соединений, молекул и ионов, закрепляя одни в ущерб другим. Неоднородность сорбционных процессов по отношению к различным веществам отражается на скорости передвижения их по почвенному профилю. В некоторых случаях проявление поглотительной способности вносит решающий вклад в процесс почвообразования. Так, к примеру, в результате механической поглотительной способности, задерживающей взвешенные тонкодисперсные частицы, формируются профили пойменных и староорошаемых луговых почв. От поглотительной способности во многом зависит питательный режим почв. Благодаря различным видам сорбции элементы минерального питания растений закрепляются в почвенном профиле, что предотвращает их активное вовлечение в миграционные процессы.
С поглотительной способностью непосредственно связаны реакция среды и химический состав почвенных растворов, различные виды и величина буферности почвы. С сорбционными процессами связано формирование состава обменных катионов, оказывающих огромное влияние на состояние почвенных коллдоидов и соответственно на физические и физико-механические свойства почвы.
Почвы существенно различаются между собой составом обменных катионов. Эти различия обусловлены типом почвообразования, спецификой почвообразующих пород, водным и солевым режимами почв. Заметно влияют на данный показатель химические мелиорации.
Содержание обменных катионов в почве выражается как в абсолютных величинах (мг-экв/100 г почвы), так и в относителъных (% от емкости обмена). К числу важнейших обменных катионов относят Ca, Mg, Na, K, Nh5, Al, H.
Практически все почвы в составе обменных катионов содержат кальций и магний, причем в большинстве случаев Са преобладает над Mg. Также среди обменных катионов всегда содержатся К и Nh5, но их доля в ППК невелика. Так, количество обменного калия чаще всего не превышает 2...5%от емкости обмена, содержание аммония еще меньше.
В географическом аспекте содержание обменных катионов почв варьирует в широких пределах и подчиняется определенным закономерностям (табл.). ППК типичных черноземов, доминирующих в почвенном покрове центральной части лесостепной зоны, практически полностью насыщен обменными Са и Mg, причем на долю кальция приходится 85...90% от емкости обмена. В северной части зоны выпадает больше осадков, усиливаются интенсивность промывания почвенного профиля и вынос из него оснований. Благодаря этому среди обменных катионов у черноземов выщелоченных и оподзоленных, темно-серых и серых лесных почв в небольших количествах появляется ион водорода. В таежно-лесной зоне почвенный покров сформировался в условиях промывного типа водного режима, на моренных отложениях, бедных основаниями, в связи с этим в составе обменных катионов подзолистых и дерново-подзолистых почв, распространенных здесь, важную роль играют ионы Н и А1, на долю которых приходится 50...70% от ЕКО.
К югу от типичных черноземов уменьшается количество атмосферных осадков, замедляется вынос из почвенного профиля продуктов выветривания и почвообразования, почвообразующие породы обогащены щелочными и щелочно-земельными основаниями. В связи с этим в составе обменных катионов обыкновенных и южных чернозёмов, темно-каштановых почв наряду с Са и Mg
в небольших количествах присутствует нон Na. У обычных разностей этих почв содержание Na не превышает 3-5% от емкости обмена. В более засушливых условиях содержание обменного Na в ППК почв возрастает вследствие засоления и развития солонцового процесса. В светло-каштановых и бурых полупустынных почвах количество обменного натрия часто находится на уровне 10...15% от емкости обмена. Увеличение доли иона Na в ППК почв происходит за счёт обменного Са. Больше всего обменного натрия содержат солонцы, где его количество может превышать 40% от емкости обмена. Среди солонцов выделяют малонатриевые солонцы. Οʜᴎ содержат повышенное количество обменного Mg (40-60% от емкости обмена) на фоне невысокого содержания обменного Na.
В пределах почвенных зон встречаются почвы, существенно отличающиеся от зональных почв составом обменных катионов. К примеру, в таежно-лесной зоне среди подзолистых и дерново-подзолистых почв распространены ареалы дерново-карбонатных почв, ППК которых практически полностью насыщен Са2 и Mg2 при резком доминировании обменного кальция. Это связано с тем, что они формируются на элювии известняков или карбонатной морене, химический состав которых (свободные карбонаты) отражается на составе обменных катионов. Аналогичный состав обменных катионов имеют дерново-глеевые и пойменные почвы, в случае если в их образовании принимают участие жесткие грунтовые волы. В подзоне светло-каштановых ночи по блюдцеобразным понижениям формируются лугово-каштановые (темноцветные) почвы, профиль которых часто отмыт от водорастворимых солей, а содержание обменного натрия не превышает 1-2% от емкости обмена.
Общее содержание всех обменных катионов, кроме Н и А1, называют суммой обменных оснований. Исходя из этого, все почвы разделяют на две большие группы: почвы, насыщенные основаниями, и почвы, не насыщенные основаниями. Первые не содержат в ППК ноны Н и А1. Обменные катионы в них представлены только обменными основаниями Са, Mg, Na, K, Nh5, количество которых соответствует реальной емкости обмена. Вторые всегда содержат неĸᴏᴛᴏᴩᴏᴇ количество обменных Н, А1 и в связи с этим сумма обменных оснований у них меньше емкости обмена.
Для относительной оценки количества обменных оснований, содержащихся в почвах, используют показатель степень насыщенности почвы основаниями. При сельскохозяйственном использовании таких почв степень насыщенности их основаниями изменяется в широких пределах, достигая 100 % в известкованных почвах.
Состав обменных катионов существенно влияет на агрономические характеристики почвы, предопределяющие уровень ее плодородия.
Влияние обменных катионов на физические и физико-механические свойства почвы. Обменные катионы непосредственно влияют на поверхностные свойства почвенных частиц. По этой причине от того, какие катионы и в каком количестве находятся в обменном состоянии, зависят характер почвенной структуры, водно-физические и физико-механические свойства почв.
Обменный натрий оказывает негативное влияние на физические и физико-механические свойства почв. По мере увеличения доли натрия в составе обменных катионов усиливается разрушение почвенной структуры, возрастают пептизация тонкодисперсных частиц, набухание, пластичность и липкость почвы, снижаются пористость, особенно некапиллярная, и скорость фильтрации. Аналогично, но более слабо влияют на физические свойства почв и неблагоприятные физические свойства имеют почвы с высоким содержанием обменного водорода, который способствует распылению почвенной массы.
В отличие от одновалентных катионов обменный Са оказывает на физические свойства почвы прямо противоположное влияние- Этот элемент служит главным действующим веществом химических мелиорантов (извести, гипса), используемых при улучшении кислых и щелочных почв. Обменный магний при невысоком его содержании в почве (до 40 % от ЕКО) влияет на физические свойства почвы аналогично обменному кальцию.
При высоком содержании обменного магния возрастает растворимость гумусовых веществ и ухудшается структура почвы, снижается водопроницаемость, что отрицательно сказывается на водном режиме. Вместе с тем, при повышенном содержании обменного магния усиливается отрицательное действие обменного натрия при невысоком содержании последнего в почве.
Влияние обменных катионов на химические и физико-химические свойства почвы. Обменные катионы, к примеру Са2+, АIз+, выступают в качестве связующих мостиков между гумусовыми кислотами и поверхностью почвенных частиц. Это сопровождается образованием органо-минеральных адсорбционных комплексов, играющих важную роль в формировании ППК. Насыщение ППК одновалентными катионами сопровождается увеличением заряда коллоидов и растворением гумусовых соединений, что ведет к дегумификации почвы и катионного обмена.
Обменные реакции с участием Са2, Мg2, Na, Н, А13 влияют на рН почвенного раствора, его ионный состав, кислотно-основную буферную способность почв. От количества поглощенных ионов Н и А1 зависит величина обменной и гидролитической кислотности почв, от количества обменного натрия — величина потенциальной щелочности.
Влияние обменных катионов на питательный режим. Обменные катионы служат ближайшим резервом элементов минерального питания растений, так как их легко поглощают корневые системы. Кроме макроэлементов в обменном состоянии содержатся и различные микроэлементы. Роль обменных катионов в питании растений проявляется и через регулирование состава почвенного раствора, с которым они находятся в динамическом равновесии и из которого растения поглощают практически все необходимые элементы, а также через их влияние на свойства почвы.
Среди обменных катионов по своему влиянию на растения особое место занимает кальций. При полном насыщении кальцием емкости обмена в почве сохраняются благоприятные условия для развития сельскохозяйственных культур. Размещено на реф.рфПри незначительном содержании катионов Mg, Na, K, Nh5 в ППК повышается эффективность применения минеральных удобрений и лучше используются питательные вещества почвы в результате перевода их в состояние, доступное для растений, что благоприятно отражается на росте и развитии сельскохозяйственных культур. Размещено на реф.рфПри этом когда содержание этих катионов в ППК чересчур высокое, происходит не только существенное снижение урожая, но и полная гибель растений. Принимая во внимание огромную роль обменных катионов в жизни растений, неоднократно предпринимались попытки обосновать их оптимальное содержание в почве.
В почвах со слабокислой, нейтральной и слабощелочной реакцией среды состав обменных катионов, как правило, благоприятен для большинства сельскохозяйственных культур. Размещено на реф.рфПри высоком содержании в почвах обменных Н и АI3 или Na и состав обменных катионов регулируют с помощью химической мелиорации.
referatwork.ru
Содержание
1. Минеральный состав почвенных коллоидов ( 7 ).
2. Поглотительная способность почвы ( 11 ).
3. Ёмкость катионного обмена и сумма поглощенных оснований ( 19 ).
4. Состав поглощенных катионов в различных типах почв ( черноземы, каштановые, солонцы, подзолистые, серые лесные, красноземны, солончаки, солоди) ( 23 ).
5. Токсичность солей и солеустойчивость растений ( 29 ).
6. Буферность почвы ( 36 ).
7. Динамика калийных соединений и степень их усвояемости ( 50 ).
Список используемой литературы.
1. Минеральный состав почвенных коллоидов.
Почвенные коллоиды - минеральные, органические и органоминеральные частицы, имеющие размер меньше 0,0001 мм и обладают определенными свойствами.
Образуются 2 путями:
Диспергация (раздробление большой крупной частицы).
Конденсация (укрупнение молекул).
Количество их в разных почвах неодинаково и зависит от гранулометрического состава почвы и содержания в них гумуса.
Чем тяжелее почва и больше гумус, тем больше коллоидов и наоборот. Например: тяжелосуглинистые и глинистые хорошо гумусирующие почвы содержат 20-30% коллоидов и больше, а песчаные и супесчаные мало гумусированные всего 1-3%.
На содержание коллоидов большое влияние оказывает характер почвообразовательного процесса: подзолообразование приводит к разрушению коллоидов в верхней части профиля и вымыванию продуктов разрушения вниз по профилю.
При дерновом процессе в верхней части образуются и накапливаются органические и органоминеральные коллоиды. Коллоидные части имеют следующее строение. Внутренняя часть состоит из ядра, представляет собой массу недиссоциированных молекул. К ядру примыкает потенциалопределяющийый слой, состоящий из ионов. Ядро + потенциалопределяющийый слой образует гранулу. За этим слоем расположен слой компенсирующих ионов. Часть ионов слоя компенсирующих ионов неподвижна и образует неподвижный слой компенсирующих ионов.
Другая часть ионов слоя компенсирующих ионов отходит от внутреннего слоя на определенное расстояние, образуя диффузный слой.
По отношению к воде коллоиды делятся на гидрофильные, которые поглощают воду и гидрофобные которые не способны поглощать молекулы воды.
Коллоиды могут находиться в 2х состояниях - Золя (коллоидного раствора) и геле (коллоидного осадка). Существует 3 группы коллоидов:
Органические. Представлены в почве гумусовыми кислотами и гуматами (фульватами и их солями). Это гидрофильные коллоиды - пептизируются под действием щелочных растворов и коагулируются под влиянием 2 и 3 валентных катионов.
Минеральные. Глинистые минералы, гидроксиды железа и Al. Способны к коагуляции при воздействии 2х и 3х валентных катионов.
Органоминеральные. Почвенные коллоиды обладают способностью поглощать из почвенного раствора ионы и молекулы.
2. Поглотительная способность почвы.
Поглотительная способность почвы, свойство почвы задерживать в себе (сорбировать) различные вещества, соприкасающиеся с её твёрдой фазой. Виды П. с. п.: механическая — поглощение высокодисперсных частиц почвенными порами; физическая — поглощение электролитов под влиянием поверхностной энергии; физико-химическая (обменное и необменное поглощение катионов) — обмен между катионами твёрдой фазы и почвенного раствора; химическая — образование малорастворимых и нерастворимых солей, которые выпадают в осадок и примешиваются к твёрдой фазе почвы; биологическая — сорбция веществ микроорганизмами и корнями растений. Количество всех сорбированных почвой обменных катионов (в мг/экв на 100 г почвы) составляет ёмкость поглощения; величина её может изменяться в зависимости от содержания почвенного поглощающего комплекса (в основном коллоидов почвы), реакции почвенного раствора, природы катионов и т.п.
П. с. п. играет важную роль в процессах выветривания горных пород, выщелачивания почв, оказывает большое влияние на все почвенные процессы, тесно связана с продуктивностью почвы. Учение о П. с. п. — теоретическая основа применения удобрений и химической мелиорации. Основы современного представления о П. с. п. создал советский учёный К. К. Гедройц в 1912—32. В дальнейшем исследования продолжались Б. П. Никольским, И. Н. Антиповым-Каратаевым, А. Н. Соколовским, Н. И. Горбуновым и др.
3. Ёмкость катионного обмена и сумма поглощенных оснований.
Ёмкость катионного обмена (ЕКО) — общее количество катионов одного рода, удерживаемых почвой в обменном состоянии при стандартных условиях и способных к обмену на катионы взаимодействующего с почвой раствора.
Величину ёмкости выражают в миллиграмм-эквивалентах на 100 г почвы или её фракции.
Термин по ГОСТу:
Емкость катионного обмена почвы — максимальное количество катионов, которое может быть удержано почвой в обменном состоянии при заданных условиях.
Поглотит способ хар-ся суммой всех поглощён катионов. Е=ЕКО (ёмкость катионного объёма) (мг/экв/100 гр почвы).
Величина ёмкости зависит от:
1. Гранулометрического состава почвы.
2. Содержан гумуса. Чем больше, тем больше ёмкость поглощения.
3. Минералогического состава.
Чем больше в качестве глинистых минералов монтморилонитовой группы, тем больше ёмкость. Чем больше ёмкость, тем больше почва содержит элементов питания и выше буферность почвы (способность почвы противостоять измененным радиациям среды). Состав поглощен катионов в различных почвах различен. гидролиз, в зависимости от состоянии катионов, выдел почвы насыщен и ненасыщен основаниями. Сумма поглощен катионов - S - кол-во катионов, кот при выходе в р-р дают основания Са,Мg,К,NН4. (мг). Катионы Н и Аl обособлены и обозначаются Нг и Al. Са,Мg,К,NН4}S; Н,Аl} Нг. V - степень насыщенности почвы основаниями в % и рассчитывается по формуле. V=S/E·100%=S/S+Hr·100%
4. Состав поглощенных катионов в различных типах почв ( черноземы, каштановые, солонцы, подзолистые, серые лесные, красноземы, солончаки, солоди).
Различные почвы отличаются не только по емкости поглощения, и но по составу поглощенных катионов. Все почвы содержат в поглощенном состоянии катионы кальция и магния. В обыкновенных и мощных черноземах на эти катионы приходится 80—90 % емкости поглощения, а ионов водорода и алюминия — небольшое количество. В южных черноземах, сероземах и каштановых почвах среди поглощенных катионов преобладают кальций и магний, катионов натрия содержится обычно немного, водород отсутствует. В солонцах и солончаках наряду с кальцием и магнием в поглощенном состоянии содержится много натрия. В красноземах и дерново-подзолистых почвах среди поглощенных катионов, кроме кальция и магния, находятся ионы водорода и алюминия (иногда 50 % и более емкости поглощения). Калий и аммоний содержатся в поглощенном состоянии во всех почвах в небольших количествах. Состав поглощенных катионов оказывает большое влияние на физические и химические свойства почвы, на условия роста сельскохозяйственных культур и действие удобрений. От состава поглощенных катионов в значительной степени зависит состав почвенного раствора. При взаимодействии с почвенными растворами поглощенные почвой катионы вытесняются в раствор (в обмен на катионы растворимых солей). Если почва содержит в поглощенном состоянии много кальция, то при внесении растворимых удобрений будет вытесняться в почвенный раствор преимущественно кальций, а если поглощенного кальция мало и в поглощенном состоянии находится много ионов алюминия и водорода, то при внесении удобрений будут вытесняться в почвенный раствор алюминий и водород, что вызовет его подкисление. Состав поглощенных катионов влияет на состояние почвенного поглощающего комплекса, на его дисперсность, а в связи с этим — на физико-механические и физико-химические свойства почвы. Катионы осаждают (коагулируют) отрицательно заряженные почвенные коллоиды, причем коагулирующая способность их возрастает с увеличением заряда и атомной массы. Одновалентные катионы обладают меньшей коагулирующей способностью, чем двухвалентные, а двухвалентные — меньшей, чем трехвалентные. Исключение составляет ион водорода, который по энергии коагуляции приближается к двухвалентным катионам. С повышением кислотности среды коагулирующее действие катионов усиливается, а при щелочной реакции значительно ослабевает. Коагулирующее действие одновалентных катионов оказывается слабее диспергирующего влияния ОН- ионов, и поэтому при щелочной реакции эти катионы не вызывают коагуляцию почвенных коллоидов. Коагулирующее действие катионов кальция сильнее диспергирующего влияния ОН- ионов, поэтому в растворе, содержащем ионы кальция, коллоиды осаждаются даже при щелочной реакции. Магний в этом отношении занимает промежуточное место между одновалентными катионами и кальцием, но ближе к последнему.
5. Токсичность солей и солеустойчивость растений.
Солеустойчивость растений способность растений проходить полный цикл развития на засоленных почвах, т. е. на почвах с содержанием солей (гл. обр. хлоридов, сульфатов и карбоната натрия) выше 0,2% от массы почвы. Наиболее солеустойчивы Галофиты, однако и они очень чувствительны к внезапному засолению. Любое растение приспосабливается к высокому содержанию солей в процессе онтогенеза в соответствии со своей наследственной природой. Адаптация растений зависит от вида засоления. При хлоридном засолении растения становятся мясистыми — суккулентами, при сульфатном — обычно приобретают ксероморфную структуру.
Основная причина повреждения растений на засоленных почвах — токсичность солей, а не высокое осмотическое давление, как считали до начале 20 в. С. р. при культивировании на почвах хлоридного, сульфатного и карбонатного (содового) засоления повышают путём адаптации растений в соответствующих солевых растворах (намачивание семян). При такой «закалке» снижается проницаемость протоплазмы для солей, повышается порог её коагуляции солями, меняется характер обмена веществ. На засоленных почвах у растений наблюдаются изменения нуклеинового, белкового, углеводного и фосфорного обмена.
Чрезмерное поглощение растением ионов солей вызывает повышение осмотического давления и сопровождается нарушениями обмена веществ. С. р. обусловлена генетически и может увеличиваться в ходе адаптации растений к высокому содержанию солей. Механизмы С. р. сводятся к регуляции содержания солей и воды в клетках и защите биополимеров от обезвоживания и повреждения солями путём накопления спец. веществ — протекторов (например, пролина). Большинство растений не солеустойчивы (гликофиты). Наиболее солеустойчивы дикорастущие галофиты: соленакапливающие (солянки — солерос, сведа), солевыделяющие (кермек, тропич. растения морских побережий и устьев рек, образующие мангры), с низким поглощением солей (полыни). Культурные растения имеют различие устойчивость к избытку солей в почве. На сильнозасолённых почвах могут расти, например, сахарная свёкла , миндаль, спаржа. К среднему засолению устойчивы хлопчатник, подсолнечник, ячмень, томат, тыква и др. Пшеница мягкая более солеустойчива, чем твёрдая . С. р. минимальна в фазе проростков и во время образования генеративных органов. Важное значение имеет выведение солеустойчивых сортов.
6. Буферность почвы.
Буферность - уникальное и важное свойство почвы. Самое лучшее определение этого свойства дал В.Д. Муха: под кислотно-основной буферностью почвы (или просто буферностью) понимают способность последней как полифункциональной системы противостоять изменению концентрации почвенного раствора, особенно её щелочно-кислотного и окислительно-восстановительного состояния. Некоторые учёные объясняли это свойство по-другому: Буферностью почвы называют способность почвы противостоять изменению реакции почвенного раствора под воздействием кислотных и щелочных агентов (Н.Ф. Ганжара). Другие исследователи обобщили свои знания о буферности, как о способности почвы противостоять изменению её актуальной реакции под воздействием различных факторов (В.А. Ковда). Однако все учёные сходятся во мнении, что буферность почвы - целый комплекс взаимосвязанных свойств, зависящих от множества систем почвы.
Основной принцип работы буферной системы почвы - нейтрализация кислот или оснований, кислых или щелочных солей, т.е. тех веществ, попавших в почву, которые могут изменить её реакцию среды (механизм работы буферных систем почвы будет описан далее).
Буферные свойства связаны с процессами физико-химического (обменного) поглощения ионов, перехода различных соединений в ионные и молекулярные формы, с нейтрализацией и выпадением в осадок вновь образующихся соединений. Поэтому, прежде всего на буферность влияют качественный и количественный состав высокодисперсных частиц (Чем больше коллоидов в почве, тем выше её буферность; песчаные почвы не обладают буферностью), катионный состав почвенно-поглощающего комплекса (далее ППК), минеральный и органический состав почвы (далее перечисленные факторы будут рассмотрены подробнее). Чаще всего буферность почвы определяется качеством её твёрдой фазы, однако механизм буферных систем почвы весьма разнообразен и может обходиться без вовлечения твёрдой фазы.
Многие учёные рассматривают буферность как часть природной системы устойчивости почвы. Например, в статье М.А. Глазовской было дано такое определение: устойчивость - потенциальный запас буферности исходных природных ландшафтов и почв, а также способность последних к восстановлению нормального функционирования.
Кислотно-основная буферность почв является интегральным показателем. Она отражает качественное и количественное состояние гетерогенной почвенной системы и является одним из важнейших факторов устойчивости почв. В молодых почвах буферность находится на начальной стадии своего развития и зависит от формирования буферных систем, которые в зрелых почвах создаются сотни лет. Высокие показатели буферности определяются комплексным действием органических, органоминеральных и минеральных буферных систем. Самой крупной буферной системой “кислота-щёлочь” в зрелых почвах является почвенно-поглощающий комплекс: органическое вещество почв и минералы.
student.zoomru.ru
К числу важнейших обменных катионов относят Са2+, Mg2+, Na+, K+, Nh5+, H+, Al3+. Практически все почвы в составе обменных катионов содержат кальций и магний, причем в большинстве случаев Са2+ преобладает над Mg2+. Также среди обменных катионов всегда содержатся К+ и Nh5+, но их доля в ППК невелика. Так, количество обменного калия чаще всего не превышает 2...5 % от емкости обмена, содержание аммония еще меньше.
В географическом аспекте содержание обменных катионов почв варьирует в широких пределах и подчиняется определенным закономерностям. ППК типичных черноземов, доминирующих в почвенном покрове центральной части лесостепной зоны, практически полностью насыщен обменными Са2+ и Mg2+, причем на долю кальция приходится 85...90 % от емкости обмена. В северной части зоны выпадает больше осадков, усиливаются интенсивность промывания почвенного профиля и вынос из него оснований. Благодаря этому среди обменных катионов у черноземов выщелоченных и оподзоленных, темно-серых и серых лесных почв в небольших количествах появляется ион водорода.
В таежно-лесной зоне почвенный покров сформировался в условиях промывного типа водного режима, на моренных отложениях, бедных основаниями, поэтому в составе обменных катионов подзолистых и дерново-подзолистых почв, распространенных здесь, важную роль играют ионы Н+ и А13+, на долю которых приходится 50-70 % от ЕКО.
К югу от типичных черноземов уменьшается количество атмосферных осадков, замедляется вынос из почвенного профиля продуктов выветривания и почвообразования, почвообразующие породы обогащены щелочными и щелочно-земельными основаниями. В связи с этим в составе обменных катионов обыкновенных и южных черноземов, темно-каштановых почв наряду с Са2+ и Mg2+ в небольших количествах присутствует ион Na+. У обычных разностей этих почв содержание Na+ не превышает 3...5 % от емкости обмена. В более засушливых условиях содержание обменного Na+ в ППК почв возрастает вследствие засоления и развития солонцового процесса. В светло-каштановых и бурых полупустынных почвах количество обменного натрия часто находится на уровне 10... 15 % от емкости обмена. Увеличение доли иона Na+ в ППК почв происходит за счет обменного Са2+. Больше всего обменного натрия содержат солонцы, где его количество может превышать 40 % от емкости обмена. Среди солонцов выделяют малонатриевые солонцы. Они содержат повышенное количество обменного Mg2+ (40...60 % от емкости обмена) на фоне невысокого содержания обменного Na+.
В пределах почвенных зон встречаются почвы, существенно отличающиеся от зональных почв составом обменных катионов. Например, в таежно-лесной зоне среди подзолистых и дерново-подзолистых почв распространены ареалы дерново-карбонатных почв, ППК которых практически полностью насыщен Са2+ и Mg2+ при резком доминировании обменного кальция. Это связано с тем, что они формируются на элювии известняков или карбонатной морене, химический состав которых (свободные карбонаты) отражается на составе обменных катионов.
Аналогичный состав обменных катионов имеют дерново-глеевые и пойменные почвы, если в их образовании принимают участие жесткие грунтовые воды.
В подзоне светло-каштановых почв по блюдцеобразным понижениям формируются лугово-каштановые (темноцветные) почвы, профиль которых часто отмыт от водорастворимых солей, а содержание обменного натрия не превышает 1...2% от емкости обмена.
---Общее содержание всех обменных катионов, кроме Н+ и А13+, называют суммой обменных оснований. Исходя из этого, все почвы разделяют на две большие группы: почвы, насыщенные основаниями, и почвы, не насыщенные основаниями. Первые не содержат в ППК ионы Н+ и А13+. Обменные катионы в них представлены только обменными основаниями Са2+, Mg2+, Na+, K+, Nh5+, количество которых соответствует реальной емкости обмена. Вторые всегда содержат некоторое количество обменных Н+ и А13+, Поэтому сумма обменных оснований у них меньше емкости обмена.
---Для относительной оценки количества обменных оснований содержащихся в почвах, используют показатель — степень насыщенности почвы основаниями (V). Это выраженное в процентах количество оснований по отношению к общей сумме обменных катионов (ЕКО), находящихся в ППК. Если почва не содержит в поглощенном состоянии водород и алюминий, ее называют насыщенной основаниями, если содержит – ненасыщенной. V=S/ЕКО*100%.
5 ВОПРОС
Состав обменных катионов существенно влияет на агрономические характеристики почвы, обусловливающие уровень ее плодородия.
Влияние обменных катионов на физические и физико-механические свойства почвы. Обменные катионы непосредственно влияют на поверхностные свойства почвенных частиц. Поэтому от того, какие катионы и в каком количестве находятся в обменном состоянии, зависят характер почвенной структуры, водно-физические и физико-механические свойства почв.
Обменный натрий оказывает негативное влияние на физические и физико-механические свойства почв. По мере увеличения доли Na+ в составе обменных катионов усиливается разрушение почвенной структуры, возрастают пептизация тонкодисперсных частиц, набухание, пластичность и липкость почвы, снижаются пористость, особенно некапиллярная, и скорость фильтрации. Аналогично, но более слабо влияют на физические свойства почв К+ и Nh5.
Неблагоприятные физические свойства имеют почвы с высоким содержанием обменного водорода, который способствует распылению почвенной массы.
В отличие от одновалентных катионов обменный Са2+ оказывает на физические свойства почвы прямо противоположное влияние. Этот элемент служит главным действующим веществом химических мелиорантов (извести, гипса), используемых при улучшении кислых и щелочных почв. Обменный магний при невысоком его содержании в почве (до 40 % от ЕКО) влияет на физические свойства почвы аналогично обменному кальцию. Типичное соотношение Са :Мg=5:1.
При высоком содержании обменного магния возрастает растворимость гумусовых веществ и ухудшается структура почвы, снижается водопроницаемость, что отрицательно сказывается на водном режиме. Кроме того, при повышенном содержании обменного магния усиливается отрицательное действие обменного натрия при невысоком содержании последнего в почве.
Влияние обменных катионов на химические и физико-химические свойства почвы. Обменные катионы, например Са2+, А1 выступают в качестве связующих мостиков между гумусовыми кислотами и поверхностью почвенных частиц. Это сопровождается образованием органо-минеральных адсорбционных комплексов, играющих важную роль в формировании ППК. Насыщение ППК одновалентными катионами сопровождается увеличением заряда коллоидов и растворением гумусовых соединений, что ведет к дегумификации почвы и снижению емкости катионного обмена.
Обменные реакции с участием Са2+, Mg2+, Na+, H+, Al3+ влияют на рН почвенного раствора, его ионный состав, кислотно-основную буферную способность почв. От количества поглощенных ионов Н+ и А13+ зависит величина обменной и гидролитической кислотности почв, от количества обменного натрия — величина потенциальной щелочности.
Влияние обменных катионов на питательный режим. Обменные катионы служат ближайшим резервом элементов минерального питания растений, так как их легко поглощают корневые системы. Кроме макроэлементов в обменном состоянии содержатся и различные микроэлементы. Роль обменных катионов в питании растений проявляется и через регулирование состава почвенного раствора, с которым они находятся в динамическом равновесии и из которого растения поглощают практически все необходимые элементы, а также через их влияние на свойства почвы.
При незначительном содержании катионов Mg2+, K+, Nh5+, Na+, Al3+, Mn2+ в ППК повышается эффективность применения минеральных удобрений и лучше используются питательные вещества почвы в результате перевода их в состояние, доступное для растений, что благоприятно отражается на росте и развитии сельскохозяйственных культур. Однако когда содержание этих катионов в ППК слишком высокое, происходит не только существенное снижение урожая, но и полная гибель растений.
В почвах со слабокислой, нейтральной и слабощелочной реакцией среды состав обменных катионов, как правило, благоприятен для большинства сельскохозяйственных культур. При высоком содержании в почвах обменных Н+ и А13+ или Na+ и Mg состав обменных катионов регулируют с помощью химической мелиорации.
6 ВОПРОС
ЗНАЧЕНИЕ ПОГЛОТИТЕЛЬНОЙ СПОСОБНОСТИ
Роль коллоидов в почве исключительно велика – от содержания коллоидной фракции зависят связность, водопроницаемость, буферность, визические, водные свойства и др. почвенные коллоиды принимают активное участие во всех процессах в почве. Разнообразие состава почвенных коллоидов, способность их передвигаться под действием влаги в почве в форме золей и закрепляться в форме гелей приводит к образованию почвенных слоев – горизонтов, отличающихся сотавом и сво-ми колл-в.
Поглотительная способность играет чрезвычайно важную роль в генезисе почв, формировании их свойств и уровня плодородия.
Среди разнообразных процессов поглощения, протекающих в почве, большое значение имеет сорбционное закрепление гумусовых веществ. Благодаря этому происходит формирование специфической поверхности почвенных частиц, составляющих основу ППК, образование и стабилизация гумусового профиля почвы с количественными и качественными характеристиками, соответствующими конкретному типу почвообразования.
Поглотительная способность играет важную роль в процессах профильной дифференциации разнообразных органических и неорганических веществ. В какой-то мере почвенный профиль представляет собой своеобразную хроматографическую колонку, в которой отдельные генетические горизонты, характеризующиеся своими индивидуальными составом и свойствами, выступают в качестве барьеров для тех или иных соединений, молекул и ионов, закрепляя одни в ущерб другим. Неоднородность сорбционных процессов по отношению к различным веществам отражается на скорости передвижения их по почвенному профилю.
В некоторых случаях проявление поглотительной способности вносит решающий вклад в процесс почвообразования. Так, например, в результате механической поглотительной способности, задерживающей взвешенные тонкодисперсные частицы, формируются профили пойменных и староорошаемых луговых почв.
От поглотительной способности во многом зависит питательный режим почв. Благодаря различным видам сорбции элементы минерального питания растений закрепляются в почвенном профиле, что предотвращает их активное вовлечение в миграционные процессы. С поглотительной способностью непосредственно связаны реакция среды и химический состав почвенных растворов, различные виды и величина буферности почвы. С сорбционными процессами связано формирование состава обменных катионов, оказывающих огромное влияние на состояние почвенных коллоидов и соответственно на физические и физико-механические свойства почвы.
Экологическое значение ПСП
Группировка ЕКО объекты наблюдения
1. 3-5 - крайне низкая ПСП, наблюдается в элювиированных горизонтов подзолов почти целиком состоящих из кремнезема и кварца
2. 5-10 – очень низкая, это песчаные и супесчаные почвы, малогумусные сероземы
3. 10-15 – низкая ПСП, типична для почв легкого ГС и почв влажных тропиков и субтропиков
4. 15-25 – среднее значение ЕКО, наблюдается в почвах с промывным водным режимом и невысоким содержанием гумуса (серые и бурые лесные)
5. 25-35 – ПСП выше средней, характерно для гумусовых горизонтов сухостепных и полупустынных почв, лессовидных, покровных и других глин и суглинков
6. 35-45 – высокая ПСП, характерна для черноземов, глин обогащенных монтмориллонитом
7. 45-60 – очень высокая ЕКО, это среднегумусные и тучные черноземы, гумусово-аккумулятивные дерновые горизонты почв различного происхождения
8. более 60 – крайне высокая ПСП, типична только для отдельных компонентов почвенной массы: гумусовые вещества, смектитовые минералы, вермикулит.
Обобщающие заключения:
Состав ППК определяет реакцию почвенной среды и ее стабильность. Нейтральные, кислые или щелочные почвы напрямую зависят от состава обменных катионов.
ППК представляет собой хранилище биофильных катионов, защищенное коллоидной природой от вымывания атмосферной влагой в грунтовые воды.
Состояние коллоидной массы детерминирует все физические характеристики посвы как целостной системы (структурность, плотность, воздухоемкость, влагоемкость и поведение почвенной воды). Экологически оптимальное физическое состояние почв для большинства растений, животных и других организмов возникает в среде, когда 99,9% коллоидов находится в состоянии геля и 0,1% - золя.
ППК является геохимическим барьером для катионов –загрязнителей тяжелых металлов и радионуклидов.
studfiles.net
