21.Обменные катион и влияние их на агрономические свойства почв.(примеры)

состав поглощенных катионов входят катионы кальция, магния, водорода, калия, натрия, аммония, железа и алюминия. Энергия поглощения катионов зависит от валентности. Сильнее поглощаются двухвалентные катионы (Са2+, Mg2+), слабее – одновалентные (Na+, NH4+, К+). Ион водорода составляет исключение, его энергия поглощения во много раз превосходит энергию поглощения даже двухвалентных катионов. Поглощение катионов почвой сильно зависит от их концентрации в почвенном растворе. Катионы с большей концентрацией в растворе сильнее вытесняют из ППК другие катионы.

Качественный и количественный состав ППК в почвах разных типов значительно различается. Так, в черноземах ППК насыщен главным образом Са2+ и Mg2+. Известно, что эти двухвалентные катионы вызывают коагуляцию коллоидов и способны удерживать одновременно две коллоидные частицы. А так как в черноземах содержится еще и достаточное количество гумуса, то в них формируется ценная структура.

В почвах, находящихся к северу от черноземной зоны, кроме кальция и магния в ППК присутствует катион водорода, который создает кислую реакцию. В южных почвах наряду с кальцием и магнием присутствует катион натрия.

Особенно много поглощенного Na+ в солонцах. Почвы, насыщенные натрием, во влажном состоянии набухают, а при высыхании сильно уменьшаются в объеме, в них возникают вертикальные трещины, образуя столбчатые отдельности.

В зависимости от наличия поглощенного водорода почвы подразделяются на насыщенные и ненасыщенные основаниями. К почвам, насыщенным основаниями, относят черноземы, каштановые почвы, сероземы. В их поглощающем комплексе находятся только катионы Са2+, Mg2+, Na+. Ненасыщенные основаниями почвы – это подзолистые, дерново-подзолистые, серые лесные, болотные и другие почвы таежно-лесной и лесостепной зон. В них наряду с катионами Са2+ и Mg2+ содержатся катионы Н+ и Аl3+. Степень насыщенности почв основаниями (%) вычисляют по формуле

V=S·100/(S+H), где S – сумма поглощенных оснований, мг-экв/100 г почвы; Н – гидролитическая кислотность, мг-экв/100 г почвы.

свойства почвы в значительной степени зависят от состава обменных катионов. Почвы, содержащие Са2+ и Mg2+, имеют реакцию, близкую к нейтральной, они хорошо оструктурены и обладают благоприятными физическими свойствами. Почвы, в ППК которых наряду с Са2+ и Mg2+ содержится значительное количество Na+, имеют щелочную реакцию, плохо оструктурены и трудно поддаются обработке.

Для почв, ненасыщенных основаниями, характерны кислая реакция серы и слабая структура.

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. Кроме того, при повышенном содержании обменного магния усиливается отрицательное действие обменного натрия при невысоком содержании последнего в почве.

Обменные катионы, например 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.

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. При незначительном содержании катионов Mg, Na, K, NH4 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.