Реакция и буферные свойства почвы
Реакция почвы – физико-химическое свойство почвы, обусловленное соотношением ионов Н+ и ОН- в ее твердой и жидкой частях. Почва кислая, если в ней преобладают ионы Н+, и щелочная, если ионы ОН-. Реакция почвы оказывает большое влияние на развитие растений и почвенных микроорганизмов, на эффективность удобрений, на химические и биохимические процессы в почве. Для количественной оценки реакции почвы применяют различные показатели: рН суспензии почвы в воде или в растворе КС1.
Концентрацию ионов водорода в растворе принято выражать условной величиной рН (отрицательный логарифм концентрации Н+ ионов).
Принято следующее деление минеральных и торфяных почв республики в зависимости от реакции почвенного раствора рНКС1.
3.1. Градация почв по степени кислотности
Группа | Степень кислотности | Почвы | |
минеральная | торфяная | ||
I | Сильнокислые | Меньше 4,5 | 4,0 |
II | Среднекислые | 4,51 – 5,00 | 4,01 – 4,50 |
III | Кислые | 5,01 – 5,50 | 4,51 – 5,00 |
IV | Слабокислые | 5,51 – 6,0 | 5,01 – 5,50 |
V | Близкие к нейтральным | 6,01 – 6,50 | 5,51 – 6,00 |
VI | Близкие к нейтральным и нейтральные | 6,51 – 7,00 | 6,01 – 6,50 |
VII | Нейтральные и слабощелочные | Более 7,0 | Более 6,50 |
По кислотности почв выделяют актуальную (активную) и потенциальную (скрытую) кислотность. Последняя подразделяется, в свою очередь, на обменную и гидролитическую.
Актуальная кислотность – это кислотность почвенного раствора, обусловленная повышенной концентрацией в нем ионов Н+, а также слабых минеральных (Н2СО3), органических кислот и гидролитически кислых солей (А1С13). Последние при гидролизе образуют слабое основание и сильную кислоту:
А1С13 + 3Н2О = А1(ОН)3 + 3НС1
3НС1 3Н+ + 3С1–.
Актуальная кислотность непосредственно влияет на развитие растений и почвенных микроорганизмов.
Потенциальная (скрытая) кислотность обусловлена ионами Н+, А13+ и Fe3+, поглощенными ППК с отрицательным зарядом. Часть поглощенных ионов водорода и алюминия может быть вытеснена в раствор катионами нейтральных солей (КС1):
|
|
ППК) + KCl ППК) + НCl,
в результате чего почвенный раствор подкисляется. Это обменная потенциальная кислотность почвы, выражается рН в КС1.
При обработке почвы уксуснокислым натрием CH3COONa или уксуснокислым кальцием (СН3СОО)2Са все ионы, обусловливающие кислотность почвы, вытесняются в раствор:
Na+
CH3COONa + Н2О СН3СООН + NaOH
ОН–
|
ППК) + СН3СООН + 2Na+ + 2ОН–
|
ППК) + СН3СООН +2Н2О.
Эта полная кислотность получила название гидролитической.
Кислотность, обнаруживаемая при обработке почвы раствором CH3COONa, включает актуальную и потенциальную кислотность – как обменную, так и собственно гидролитическую (которая не обнаруживается КС1). Гидролитическая кислотность выражается в мэкв в 100 г почвы.
Свойства почвы характеризуются также степенью насыщенности основаниями – суммой поглощенных оснований, выраженной в процентах от емкости катионного обмена (ЕКО):
где V – степень насыщенности почвы основаниями, %; S – сумма поглощенных оснований (кроме Н+); Т (ЕКО) – поглотительная способность всех катионов, включая ионы водорода в мэкв на 100 г почвы.
Степень насыщенности основаниями показывает, какая часть общей емкости поглощения приходится на поглощенные основания и какая – на ионы водорода. Например, V = 70 % означает, что 70 % от общей емкости катионного обмена (Т) занимают основания и 30 % – ионы водорода.
Буферная способность почв. Почвенный раствор подкисляется в результате выделения углекислоты при дыхании корней, образовании HNО3 при нитрификации и от продуктов жизнедеятельности микроорганизмов. Реакция почвы изменяется также от применения удобрений. Изменение реакции разных почв под действием этих факторов неодинаково. Способность почвы противостоять изменению реакции почвенного раствора в кислую или щелочную сторону называется буферной способностью почвы. Буферность почвы в целом зависит от буферных свойств ее твердой и жидкой частей. Буферность раствора создается слабыми кислотами и их солями. Слабые кислоты диссоциируют не полностью, большая часть их находится в виде недиссоциированных молекул:
СН3СООН СН3СОО– + Н+
Н2СО3 Н+ + НСО3–.
Если к этому раствору прибавить NaOH, то произойдет связывание ионов Н+ с образованием воды и рН изменится мало. Следовательно, слабая кислота будет противодействовать подщелачиванию раствора.
Раствор слабой кислоты и ее соли будет буферным также и против подкисления:
CH3COONa + HC1 = СН3СООН + NaCl.
Буферность почвенного раствора обусловливается также водорастворимыми органическими кислотами и их солями:
(RCOO)2Ca + 2HNО3 = 2RCOOH + Ca(NО3)2,
2RCOOH + Са(ОН)2 = (RCOO)2Ca + 2Н2О.
Чем больше общая емкость поглощения и степень насыщенности почвы основаниями, тем сильнее почва противостоит подкислению:
| |||
| |||
ППК) + Н2SО4 ППК) + CaSO4.
Чем больше ионов водорода в почве, тем сильнее она будет противостоять подщелачиванию.
На почвах с низкой буферной способностью (песчаных, супесчаных, бедных гумусом) при внесении физиологически кислых удобрений возможны резкие сдвиги реакции в кислую сторону. На таких почвах вносят также меньшие дозы извести, чем на суглинистых, так как они слабо противостоят подщелачиванию. Это нужно учитывать при внесении минеральных удобрений и извести.