Кислотность почвы виды показатели и влияние на растения

ных силикатах и гуматах, прежде всего бросается в глаза изменение ее реакции.

Условия роста растений во многом зависят от реакции почвы. Интенсивность микробиологических процессов, минерализация органических веществ, растворение труднорастворимых соединений, различные физико-химические процессы также в значительной степени определяются реакцией почвы. Она влияет на эффективность удобрений, которые, в свою очередь, могут подкислять или подщелачивать почвенный раствор.

Реакция почвы проявляется при взаимодействии катионов почвенного раствора с обменнопоглощенными катионами твердой фазы почвы. В зависимости от реакции почвенного раствора почвы могут быть кислыми или щелочными.

Кислотность почвы – свойство почвы, обусловленное наличием ионов водорода в почвенном растворе и обменных ионов водорода и алюминия в почвенном поглощающем комплексе. Различают актуальную и потенциальную кислотность. Последняя подразделяется на две формы – обменную и гидролитическую.

Актуальной (активной) кислотностью называется кислотность почвенного раствора. Она оказывает непосредственное влияние на жизнь растений и может быть благоприятной или неблагоприятной для них. Актуальная кислотность обусловлена наличием в растворе угольной кислоты, органических кислот и гидролитически кислых солей. Определяется обычно измерением рН водной суспензии или водной вытяжки из почвы.

В зависимости от величины рН реакция почвенного раствора подразделяется:

Наибольшая кислотность почвенного раствора бывает в сфагновых торфах – рН 3,5. Дерново-подзолистые и некоторые торфяные почвы имеют кислую или сильнокислую реакцию (рН 4–5); в выщелоченных черноземах и серых лесных почвах слабокислая реакция (рН 5,5–6,5). Близкая к нейтральной (рН 6,5–7) реакция раствора у обыкновенного и мощного черноземов.

Потенциальная кислотность. Это кислотность твердой фазы почвы, обусловленная наличием обменнопоглощенных ионов водорода и алюминия. Считается, что потенциальная кислотность обусловлена также катионами железа и марганца. Различают две формы потенциальной кислотности – обменную и гидролитическую.

Обменная кислотность – это кислотность твердой фазы почвы, обусловленная обменно-поглощенными катионами водорода, железа, алюминия и марганца и проявляющаяся при действии растворов нейтральных солей.

Непосредственного влияния она на жизнь растений не оказывает, но влияет на актуальную кислотность при взаимодействии с катионами почвенного раствора. Например:

ППК  4 KCl ⇄  ППК 3.

4K

В результате вытеснения ионов водорода из почвенного поглощающего комплекса почвенный раствор подкисляется, то есть обменная кислотность уменьшается, а актуальная – увеличивается и оказывает влияние на рост растений.

Хлорид алюминия в растворе подвергается гидролитической диссоциации с образованием слабого основания и сильной кислоты, которая также подкисляет почвенный раствор:

AlCl 3  3Н 2О 3  3HCl.

Обменная кислотность определяется при взбалтывании навески почвы с раствором 1н KCl. В суспензии определяют pH, или вытяжку титруют и рассчитывают кислотность в ммоль-эк/кг.

По величине рН почвы подразделяются:

– очень сильнокислые <4,0

– близкие к нейтральной 5,6–6,0

Обменная кислотность значительна (сильнокислая и кислая) в дерновоподзолистых почвах и красноземах, а в черноземах она практически отсутствует. При слабокислой реакции почвенного раствора (низкой актуальной кислотности) обменная кислотность невелика или отсутствует.

Следует помнить, что водородный показатель, или рН, – взятый с обратным знаком десятичный логарифм активности ионов водорода в растворе. Производить арифметические действия с ним нельзя. Пересчет рН в концентрацию Н+ производится с использованием мантиссы логарифмов.

Гидролитическая кислотность. При обработке почвы раствором нейтральной соли вытесняются не все поглощенные ионы водорода и алюминия. Более полно потенциальная кислотность выявляется при обработке почвы раствором гидролитически щелочной соли (отсюда и название этой формы потенциальной кислотности). Обычно для этого используют ацетат натрия:

   

 ППК 3 ППК 3COOH

   

Гидролитическая кислотность – это кислотность твердой фазы почвы, обусловленная прочно закрепленными ионами водорода, обнаруживаемая при действии на почву раствором гидролитически щелочной соли.

Величину кислотности определяют титрованием щелочью вытяжки 1 н ацетата натрия и выражают в ммоль-эк/кг почвы, а в некоторых случаях потенциометрически и выражают величиной рН.

Потенциальная кислотность, определенная таким способом, включает как ионы H+ и Al3+, вытесняемые раствором нейтральной соли KCl, так и ионы Н+ почвенного раствора. Поэтому она получается больше обменной кислотности, которую обычно не вычитают из суммарной кислотности, получаемой в вытяжке ацетатом натрия.

Дерново-подзолистые почвы характеризуются значительной гидролической и сильно выраженной обменной кислотностью. Выщелоченные черноземы имеют низкую гидролитическую кислотность и небольшую обменную.

Степень насыщенности почвы основаниями. Для свойств почвы важна не только абсолютная величина кислотности, но и ее доля от емкости обмена, которая называется степенью насыщенности основаниями.

Степень насыщенности почвы основаниями – это отношение суммы обменных оснований к сумме гидролитической кислотности и суммы обменных оснований. Вычисляется она по формуле:

V  100, или V   100,

Т S  Hг где: V – степень насыщенности основаниями, % от емкости катионного обмена;

S – сумма обменных оснований, ммоль-эк/кг почвы;

Т – емкость обмена, ммоль-эк/кг почвы;

НГ – гидролитическая кислотность, ммоль-эк/кг почвы.

• Диапазон насыщенности основаниями — от 5 до 100 %
• Сильнощелочная реакция почвы — pH > 8,5
• Мелиорация кислых почв — известкование
• Мелиорация щелочных почв — гипсование

Насыщенность основаниями и щелочность: как они влияют на почву

Степень насыщенности основаниями определяет, какая доля емкости обмена почвы занята обменными катионами. Этот показатель критически важен при планировании химической мелиорации. При одинаковом количестве поглощенного водорода почвы ведут себя по-разному в зависимости от общей емкости обмена. Чем выше гидролитическая кислотность, тем больше извести потребуется для нейтрализации, даже при одинаковой степени насыщенности основаниями.

Щелочная реакция почвенного раствора вредит посевам не меньше, чем повышенная кислотность. Она угнетает рост растений и снижает активность полезной почвенной микрофлоры. В практике принято разделять актуальную и потенциальную щелочность. Актуальная щелочность определяется составом почвенного раствора, быстро меняется и напрямую воздействует на культуру.

Ее вызывают растворенные гидролитически щелочные соли — карбонат натрия (Na₂CO₃), гидрокарбонат натрия (NaHCO₃) и другие. При диссоциации они создают высокую концентрацию гидроксид-ионов. Актуальную щелочность выражают через показатель pH водной суспензии или в ммоль-экв/кг почвы по результатам титрования.

Na₂CO₃ + 2H₂O = H₂CO₃ + 2Na⁺ + 2OH^-

Потенциальной называют щелочность, которую вызывает обменно-поглощенный натрий, закрепленный в почвенном поглощающем комплексе (ППК). Она проявляется при взаимодействии твердой фазы почвы с угольной кислотой почвенного раствора. В результате обменной реакции образуется сода, которая резко подщелачивает среду:

[ППК]₂Na + H₂CO₃ = [ППК]₂H + Na₂CO₃

Кислотно-основная буферность: как почва сопротивляется изменениям pH

Реакция почвенного раствора в полевых условиях нестабильна и постоянно меняется под воздействием внешних факторов. На нее влияют выделение углекислого газа корнями растений, образование азотной кислоты при нитрификации и внесение минеральных удобрений. Однако почва способна противостоять этим изменениям благодаря своей буферной способности. Буферность зависит от свойств как жидкой, так и твердой фаз почвы.

Буферное действие почвенного раствора обеспечивают слабые органические и минеральные кислоты, а также их соли. Например, слабая угольная кислота частично диссоциирует на ионы водорода и гидрокарбонат-ионы. При попадании щелочи в раствор свободные ионы водорода связывают ее, удерживая уровень pH на исходном уровне. Смесь угольной кислоты и ее солей, таких как гидрокарбонат кальция, аналогичным образом защищает почву от подкисления:

Ca(HCO₃)₂ + 2HNO₃ = Ca(NO₃)₂ + 2H₂CO₃

Основную роль в защите от изменения реакции среды играет твердая фаза почвы. В этом процессе критически важны количество и состав обменных катионов. В черноземах, богатых поглощенными кальцием и магнием, эти элементы активно обмениваются на ионы водорода почвенного раствора. Благодаря этому нейтрализуются поступающие кислоты и сохраняется стабильный уровень pH:

[ППК]Ca + 2H₂CO₃ ⇄ [ППК]₂H + Ca(HCO₃)₂

Почвы, не насыщенные основаниями (например, дерново-подзолистые и красноземы), обладают буферностью против подщелачивания. При внесении щелочных компонентов катионы щелочи обмениваются на ионы водорода из ППК, что также предотвращает резкий сдвиг pH среды. Процесс протекает по следующей схеме:

[ППК]₂H + Ca(OH)₂ ⇄ [ППК]Ca + 2H₂O

При работе с такими почвами агроному важно помнить две закономерности:

• Чем выше гидролитическая кислотность почвы, тем сильнее ее буферное действие против подщелачивания.
• Буферные свойства определяют допустимые дозы и периодичность внесения удобрений для предотвращения резкого изменения pH.

Буферность почвы напрямую определяет безопасность применения минеральных удобрений. Игнорирование этого свойства при планировании питания может привести к резким колебаниям pH в зоне корней и угнетению культуры. Риск негативного воздействия удобрений напрямую зависит от гранулометрического состава и обеспеченности поля органическим веществом.

Тяжелые почвы, богатые гумусом, обладают высокой емкостью обмена и, как следствие, высокой буферностью. На таких полях реакция почвенного раствора смещается слабо даже при внесении высоких доз минеральных удобрений.

Как регулировать устойчивость почвы к изменению pH

Направленность устойчивости почвы зависит от ее насыщенности основаниями. Почвы с высокой степенью насыщенности основаниями успешно противостоят подкислению. Если же степень насыщенности основаниями низкая, почвенный комплекс будет более устойчив к подщелачиванию.

В практическом земледелии агроном может целенаправленно повышать буферность полей, защищая растения от резких химических стрессов. Для этого применяют следующие технологические приемы:

• регулярное внесение органических удобрений;
• проведение известкования кислых почв.