- •Введение
- •1. Почвообразовательные процессы и факторы почвообразования
- •1.1. Общая схема почвообразовательного процесса
- •1.2. Факторы почвообразования
- •2. Твердая фаза почвы
- •2.1. Гранулометрический состав
- •Классификация гранулометрических элементов
- •Классификация почв по механическому признаку
- •2.2. Минералогический состав
- •2.2.1. Первичные минералы почв
- •2.2.2. Вторичные минералы почв
- •2.3. Химический состав минеральной части почв
- •Среднее содержание химических элементов в литосфере и почвах, % по массе (а.П. Виноградов, 1950)
- •Валовой состав гранулометрических фракций песчаного подзола севера Русской равнины, % (в.Д. Тонконогов, 1971)
- •3. Органическое вещество почвы
- •3.1. Источники органического вещества почв
- •3.2. Состав органического вещества почвы
- •3.3. Процессы превращения органических остатков и образование гумуса
- •3.4. Влияние условий почвообразования на характер и скорость гумусообразования
- •3.5. Роль органического вещества
- •4. Почвенные коллоиды и поглотительная способность почв
- •4.1. Строение, свойства и состав почвенных коллоидов
- •Увеличение суммарной и удельной поверхности 1 см3 тела при возрастании степени дисперсности
- •4.2. Поглотительная способность почв
- •4.3. Ионный почвенный обмен
- •Емкость обменного поглощения катионов глинистых минералов
- •Поглотительная способность почв
- •4.4. Кислотность, щелочность и буферность почв
- •5. Жидкая фаза почвы
- •5.1. Состояние и формы почвенной влаги
- •5.2. Водный баланс и типы водного режима почв
- •5.3. Почвенный раствор, его состав и свойства
- •6. Газовая фаза почвы
- •6.1. Состав и свойства газовой фазы почвы
- •6.2. Газообмен между почвой и атмосферой
- •6.3. Окислительно-восстановительные процессы в почвах
- •7. Физические, водные и механические свойства почв
- •7.1. Физические свойства
- •Плотность важнейших минералов почвы и гумуса
- •7.2. Водные свойства
- •Физические и водные свойства лесной сильноподзолистой почвы на покровном суглинке (по н.Ф. Созыкину)
- •7.3. Механические свойства
- •8. Тепловой режим и тепловые свойства почв
- •Колебания температуры почвы в европейской части России на глубине 20 см (по а.М. Шульгину)
- •13 Августа (по Хомену):
- •Тепловые свойства почв. Основными тепловыми свойствами почв являются теплопоглотительная способность, теплоемкость и теплопроводность.
- •9. Почвенный профиль
- •10. Структура почвы
- •Морфологическая классификация структур почв (по с.А. Захарову)
- •11. Плодородие почвы
- •12. Эрозия почв
- •Рекомендательный библиографический список
- •Оглавление
4.4. Кислотность, щелочность и буферность почв
Характерным свойством почвы является ее реакция. Она проявляется при взаимодействии почвы с водой или растворами солей и зависит от соотношения свободных ионов Н+ и ОН– в почвенном растворе. Кислотно-щелочные условия обусловлены типом почв, их подтиповыми, родовыми различиями и могут колебаться в широких пределах. Концентрация свободных ионов Н+ выражается величиной рН, представляющей собой отрицательный логарифм концентрации ионов водорода: рН = 7 – нейтральная реакция; рН 7 – кислая; рН 7 – щелочная. Показатель рН почвенного раствора в различных почвах колеблется от 3,5 до 8-9 и выше. Наиболее кислая реакция у болотных почв верховых торфяников, у подзолистых и дерново-подзолистых почв рН меняется от 4 до 6, у черноземов реакция близка к нейтральной, наиболее щелочная реакция у солончаков, особенно содовых (рН от 8-9 и выше). Для сельскохозяйственных растений наиболее благоприятна слабокислая или слабощелочная реакция; наименее благоприятна сильнокислая и особенно сильнощелочная. В кислой среде преобладает грибная микрофлора, в нейтральной и слабощелочной – бактериальная.
Реакция почвы (кислотность, щелочность) в сильнейшей степени зависит от того, какие вещества поглощены ею. Если в ППК поглощены водород или алюминий, реакция будет кислой, если натрий – щелочной; почва, насыщенная кальцием, будет иметь нейтральную реакцию.
Кислотность почв связана с содержанием ионов водорода и выражается в способности почвы подкислять воду и растворы нейтральных солей. Для почвенного раствора характерна актуальная кислотность, для твердой фазы почвы – потенциальная. В почве сохраняется подвижное равновесие ионов водорода твердой фазы и почвенного раствора, но доминирует кислотность твердой фазы почвы.
Актуальная кислотность представляет собой концентрацию ионов H+ в почвенном растворе и выражается величиной pH. Жизнь животных и растений может протекать при pH от 2,5-3 до 10-10,5. За пределами этих концентраций ионов водорода проявление жизни крайне ограничено. Величина pH является наиболее устойчивым генетическим показателем конкретной почвы. Варьирование pH в границах типичных значений составляет 5-10 %. Всякие изменения реакции среды приводят к резкой смене характера почвообразования. Антропогенные изменения актуальной кислотности происходят при окультуривании и деградации почв. Поэтому величина pH для всех почв является существенным диагностическим критерием.
Потенциальная кислотность обусловлена количеством обменных ионов H+ и Al3+ в составе почвенного поглощающего комплекса. Источником обменного иона H+ являются органические кислоты, образующиеся при разложении и гумификации органических остатков, а также угольная кислота. Обменный Al3+ вытесняется в раствор из кристаллической решетки глинистых минералов при взаимодействии с растворами солей. Выделяемые в раствор катионы H+ и Al3+ подкисляют его:
[ППК–]H+ + KCl [ППК–]K+ + HCl;
[ППК–]Al3+ + 3KCl [ППК–]3K+ + AlCl3.
Образующаяся в растворе соль хлористого алюминия относится к категории гидролитически кислых солей и в водном растворе расщепляется на кислоту и основание:
AlCl3 + 3H2O Al(OH)3 + 3HCl.
Кислотность является резко отрицательным свойством почвы, так как она угнетает развитие большинства культурных растений, усиливает разрушение минералов почвы, вызывая оподзоливание последней. Кроме того, катионы алюминия в почвенном растворе токсичны для растений. Для устранения кислотности проводят известкование почвы:
CaCO3 + H2O + CO2 = Ca(HCO3)2;
[ППК]2H+ + Ca(HCO3)2 [ППК]Ca2+ + 2H2O + 2CO2.
Уменьшению кислотности способствует систематическое применение навоза, торфокомпостов в сочетании с агротехническими приемами окультуривания почв.
Щелочность почв представляет собой суммарное содержание в водной вытяжке карбонатных ионов и . Как и кислотность, различают щелочность актуальную и потенциальную. Актуальная обусловливается наличием в почвенном растворе гидролитически щелочных солей (Na2CO3, NaHCO3, Ca(HCO3)2, MgCO3 и др.), которые при диссоциации определяют преобладающую концентрацию гидроксил-ионов, например:
Na2CO3 + 2HOH H2CO3 + 2Na + 2OH–.
Эти соли увеличивают концентрацию ионов OH- в почвенном растворе, реакция pH становится щелочной.
Потенциальная щелочность обнаруживается у почв, содержащих поглощенный натрий. При взаимодействии такой почвы с угольной кислотой, находящейся в почвенном растворе, происходит накопление соды и подщелачивание раствора:
[ППК–]2Na+ + H2CO3 [ППК–]2Н+ + Na2CO3.
Щелочность угнетает развитие растений и микроорганизмов, усиливает пептизацию почвенных коллоидов и резко ухудшает физические свойства почвы. Избыточную щелочность устраняют гипсованием почвы: [ППК–]2Na+ + СaSO4 [ППК–]Сa2+ + Na2SO4.
Буферной способностью, или буферностью, называют способность почвы противостоять изменению реакции почвенного раствора. Буферные свойства почвенного раствора связаны, главным образом, с буферностью твердой фазы почвы, с которой раствор находится в постоянном взаимодействии. Чем выше емкость поглощения почвы, тем больше ее буферная способность. Наиболее высокой буферной способностью характеризуются тяжелые хорошо гумусированные почвы.
Почвы с высокой степенью насыщенности основаниями (черноземы, каштановые, дерновые, перегнойно-карбонатные и др.) обладают высокой буферной способностью против подкисления, а не насыщенные основаниями почвы (подзолистые, красноземы и др.) – способностью против подщелачивания, так как все ионы натрия поглощаются в обмен на водород ППК.
для повышения буферности песчаных, супесчаных, дерново-подзолистых и других почв рекомендуется увеличивать емкость поглощения систематическим внесением больших норм органических удобрений.