Гранулометрический состав почвы

Твердая фаза почв и почвообразующих пород состоит из облом­ков (частиц) первичных и вторичных минералов, органического вещества (гумуса) и органо-минеральных соединений, которые называются механическими элементами.

Механические элементы находятся в твердой фазе почв в раз­дельно-частичном состоянии, а также в виде агрегатов разной формы и величины.

Суммарное процентное содержание фракций мелкозема от 1 до 0,01 мм называют физическим песком, менее же 0,01 мм — физичес­кой глиной, а их процентное соотношение — гранулометрическим составом. Именно это процентное соотношение использовано для характеристики гранулометрического состава, потому что все главнейшие свойства почв особенно резко изменяются на перехо­де размера частиц мелкозема через 0,01 мм.

Чем больше физической глины в твердой фазе почв, тем тяже­лее их обрабатывать, поэтому в агрономической практике различа­ют почвы тяжелые и легкие. К тяжелым относятся глинистые и тя­желосуглинистые почвы, почвы легко- и среднесуглинистые ме­нее тяжелые по гранулометрическому составу, легкими называют супесчаные и песчаные почвы.

В почвах более тяжелых при равных условиях с легкими (плот­ность, гумусность и т. д.) в одном и том же объеме твердой фазы содержится в естественных условиях больше воздуха и влаги вследствие повышенной пористости и суммарной удельной по­верхности частиц мелкозема. Так как воздух — плохой провод­ник тепла, а вода обладает высокой теплоемкостью, то тяжелые почвы нагреваются солнцем медленнее легких, поэтому в агро­номической практике их называют холодными, а легкие почвы — теплыми.

 

Органическое вещество почвы представлено живой биомассой (почвенная биота и живые корни растений), органическими остат­ками растений, животных, микроорганизмов, продуктами разной степени их разложения и специфически новообразованными гу­мусовыми веществами (гумусом).

Органическое вещество и его превращение в почве играют важ­ную и разностороннюю роль в ее генезисе и формировании основ­ных свойств, с которыми связаны развитие плодородия и фитоса-нитарные функции почвы. Изучение его состава, свойств, процес­сов трансформации, познание агрономического значения при земледельческом использовании почв издавна привлекали при­стальное внимание исследователей.

Основными источниками органического вещества почвы явля­ются отмершие остатки растений в виде надземной и корневой масс. Органические остатки почвенной фауны поступают в мень­ших количествах.

В агроценозах количество поступающих в почву органических остатков сельскохозяйственных растений уступает естественным ценозам. Это связано, с одной стороны, с меньшей их продуктив­ностью в большинстве случаев, с другой — с ежегодным отчужде­нием с урожаем значительной части синтезированного растения­ми органического вещества .

Так, при возделывании зерновых культур с урожаем зерна и со­ломы отчуждение составляет около 50 % всей органической массы растений. Поэтому поступление растительных остатков в почву после распашки целинных степей в агроценозах уменьшается в 3— 4 раза.

В зависимости от возделываемых культур количество поступив­ших в почву органических остатков колеблется от 2—3 (пропаш­ные) до 7—9 (многолетние травы) т/га в год.

Характер поступления органических остатков в почвенный профиль неодинаков: в лесах основное их количество поступает на поверхность почвы, а в травянистых сообществах значительная часть (от 25—30 до 80—90 %) поступает непосредственно в почву в виде отмерших корней. Различный характер поступления опада имеет важное значение при дальнейших процессах его превраще­ния. Химический состав сухих органических остатков представлен углеводами, белками, лигнином, восками, смолами и другими ве­ществами.

В составе сухого вещества органических остатков содержатся зольные элементы (от 0,1—3,0 до 5—10 %): калий, кальций, маг­ний, кремний, фосфор, сера, железо и многие другие, в том числе микроэлементы.

От состава органических остатков зависят направление и темп их последующего превращения. Наиболее быстро трансформации (минерализации и гумификации) подвергается опад, богатый лег­кодоступными для микроорганизмов веществами (белками, ами­нокислотами, растворимыми углеводами) и основаниями (Са, Mg). Растительные остатки, богатые лигнином, дубильными веще­ствами, смолами (хвоя, древесина), разлагаются медленно. Из опада культурных растений быстрее разлагаются остатки бобовых трав и медленнее — солома злаковых.

Органические остатки, поступая в почву или на ее поверхность, подвергаются различным превращениям: механическому измель­чению почвенной фауной, физико-химическим и биохимическим изменениям под влиянием микроорганизмов, мезо- и макрофау­ны почвы. Основными направлениями таких превращений явля­ются минерализация органического вещества до конечных продук­тов (С0₂, Н₂0 и простых солей) и гумификация. При определенных условиях (избыток влаги, неблагоприятный состав опада, низкие температуры) можно наблюдать консервацию органических остат­ков в форме торфа. Кроме того, в процессе превращения органи­ческих остатков всегда образуются водорастворимые формы орга­нических веществ. Такие формы превращения органического ве­щества могут иметь важное значение в генезисе некоторых почв (торфяные и др.), в миграции и аккумуляции веществ и других яв­лениях. Однако и для этих направлений трансформации органи­ческих остатков конечными стадиями превращений будут минера­лизация и гумификация. Образование гумусовых веществ связано с развитием процесса гумификации.

• Гумификация — совокупность сложных биохимических, физи­ко-химических и химических процессов превращения органичес­ких остатков в гумусовые вещества.

Степень изученности процессов превращения органических остатков в гумусовые вещества не позволяет оформить в закончен­ном виде теорию этого процесса. Существуют следующие три группы современных концепций процесса гумификации.

Конденсационная, или полимеризационная (Трусов, Кононова, Фляйг). Рассматривает гумификацию как про­цесс, состоящий из следующих звеньев: 1) образование исходных структурных единиц для формирования гумусовых веществ. Это продукты распада растительных тканей, отмерших микроорганиз­мов, их метаболизма и вторичного синтеза; все компоненты, включая простые соединения распада растительных тканей, могут быть источниками структурных единиц; 2) конденсация структур­ных единиц, осуществляемая путем окисления фенолов фермен­тами типа фенолоксидаз до хинонов, и взаимодействие последних с аминокислотами и пептидами; 3) поликонденсация (полимери­зация) — химический процесс, характеризующий заключительное звено процесса гумификации.

Концепция биохимического окисления (Тюрин, Александрова). Рассматривает гумификацию как слож­ный биофизико-химический процесс превращения высокомоле­кулярных промежуточных продуктов распада органических остат­ков (белков, лигнина, полиуглеводов, дубильных веществ и др.) в гумусовые вещества. Главное значение в этом процессе придают реакциям медленного биохимического (ферментативного) окис­ления, в результате которого и образуются высокомолекулярные гумусовые кислоты. В последующем они подвергаются постепен­ной ароматизации, т. е. возрастанию в их молекулах доли аромати­ческих компонентов за счет отщепления неустойчивых компонен­тов в периферической части молекул новообразованных гумусо­вых кислот.

Л.Н.Александрова рассматривает как составное звено гуми­фикации последующее взаимодействие гумусовых кислот с мине­ральными соединениями почвы и зольными продуктами минера­лизации органических остатков. При этом формируются различ­ные по сложности строения, свойствам и молекулярным массам фракции гумусовых веществ. Наиболее высокомолекулярная часть образует гуминовые кислоты, а более дисперсная и менее сложная — фульвоки слоты.

Биологическая концепция. Рассматривает гуму­совые вещества как продукт синтеза различных микроорганизмов (Вильяме).

Микробиологами экспериментально доказана возможность об­разования темноокрашенных гумусоподобных соединений раз­личными группами микроорганизмов.

Можно предположить, что процесс гумификации в различных почвах включает как реакции конденсации и полимеризации, так и биохимического окисления.

Состав уже сформировавшихся гумусовых веществ постоянно обновляется за счет включения в их молекулы органических со­единений в виде отдельных фрагментов. Такой процесс измене­ния гумусовых веществ называется фрагментарным обновлением гумуса.

Количественной характеристикой процесса гумификации яв­ляется коэффициент гумификации (К_г), показывающий, какая доля (в %) углерода органических остатков, претерпевающих пре­вращения, трансформировалась в гумусовые вещества после пол­ного разложения остатков. Величина К_г колеблется от единиц до десятков процентов и зависит от состава исходных растительных остатков, гидротермических, физико-химических (рН, Eh) и дру­гих условий их превращения. К_г соломистого навоза в среднем принят за 25 %.

 

Органическое вещество почвы представлено двумя группами веществ: органическими остатками отмерших организмов (глав­ным образом растений), в разной степени затронутых разложени­ем, и продуктами их гумификации — гумусовыми веществами (гу­мусом).

Первая группа, называемая неспецифической частью гумуса, — это частично видимые невооруженным глазом остатки растений (и животных). Их содержание существенно варьирует и зависит от состава растений, условий их роста и разложения и т. д. В состав неспецифической части гумуса также входит небольшая часть (10—15 %), представленная веществами различных классов орга­нических соединений — белков, углеводов, аминокислот, Сахаров, дубильных веществ, ферментов, веществ аллелопатической при­роды и др.

Основную часть органического вещества почв автоморфного ряда составляют специфические гумусовые вещества. Гумусовые вещества представляют собой смесь различных по составу и свой­ствам высокомолекулярных азотсодержащих органических соеди­нений, имеющих общие части строения и общность некоторых свойств.

Общность строения, состава и свойств гумусовых веществ про­является: 1) в наличии и строении циклических и алифатических фрагментов; 2) в большом разнообразии веществ по молекуляр­ным массам (от 700—800 до сотен тысяч); 3) в общности элемент­ного состава (С, О, N, Н) с содержанием С от 30 до 62 % и азота от 2,5 до 5 % в различных группах и фракциях; 4) в кислотных свой­ствах, обусловленных карбоксильными группами; 5) в наличии негидролизуемого азота (25—30 % общего N); 6) в высокой способно­сти к соле- и комплексообразованию.

По растворимости и экстрагируемое™ из почвы гумусовые ве­щества делятся на следующие группы (групповой состав гумуса): фульвокислоты (ФК), гуминовые кислоты (ГК) и гумин.

Фульвокислоты — наиболее растворимая группа гумусовых ве­ществ, менее сложная по строению, с более низкими молекуляр­ными массами по сравнению с гуминовыми кислотами, с высокой миграционной способностью; характеризуются повышенной кис­лотностью и способностью к комплексообразованию; наиболее светлоокрашенная

часть гумуса; преобладают в подзолистых, дер­ново-подзолистых, сероземах, красноземах и некоторых почвах тропиков.

Гуминовые кислоты — нерастворимая в минеральных и органи­ческих кислотах группа гумусовых веществ; характеризуются бо­лее сложным строением; имеют более высокие молекулярные мас­сы, повышенное содержание углерода преобладают в черноземах, каштановых почвах, серых лесных, дерновых и не­которых других.

Гумин — неэкстрагируемая из почвы кислотами и щелочами часть гумуса (нерастворимый остаток после экстракции фульво- и гуминовых кислот). Эти гумусовые вещества наиболее прочно свя­заны с глинными минералами.

Гуминовые и фульвокислоты могут подразделяться на фракции по молекулярным массам воздействием различными растворите­лями (фракционный состав) и другими приемами. Для гуминовых кислот наибольшую ценность как структурообразователь пред­ставляет фракция, связанная с кальцием (вторая фракция ГК); для фульвокислот наиболее показательна в оценке их «агрессивности» (реакционной способности) фракция, извлекаемая из почвы 0,1 н. серной кислотой и непосредственной обработкой 0,1 н. NaOH (фракции 1а и 1).

Стабильная часть представлена гумусовыми веществами, проч­но закрепленными минеральными соединениями (гумин, гуматы кальция, гуминово-глинистые комплексы и др.). Это устойчивая, медленно минерализующаяся часть органического вещества. Вре­мя его полного обновления составляет сотни и тысячи лет. Ста­бильный гумус — потенциальный резерв многих элементов пита­ния. Однако наибольшее его агрономическое значение заключается в формировании благоприятных физических, водно-воздушных, физико-механических свойств, в выполнении почвой санитарно-защитных функций, в противоэрозионной устойчивости почвы.

Недостаток лабильных форм способствует более быстрому раз­ложению устойчивого гумуса, т. е. дегумификации. Поэтому систе­матическое восполнение в почве содержания свежего органичес­кого вещества, повышение объема и скорости его круговорота способствуют сохранению основной массы гумуса.

АГРОНОМИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ ОРГАНИЧЕСКОГО ВЕЩЕСТВА ПОЧВЫ И ПУТИ ЕГО РЕГУЛИРОВАНИЯ

Разносторонняя роль органического вещества в почвенном плодородии заключается в следующем.

1. В формировании питательного режима. Оно выступает как источник элементов питания, особенно азота. В органическом ве­ществе заключено 98 % почвенного азота, около 80 — серы и 40— 50 % фосфора.

Велика роль органического вещества как фактора трансформа­ции элементов питания, т. е. превращения их из одних форм в дру­гие, часто из менее доступных в более доступные. Например, мо­билизация элементов из почвенных минералов при разрушении их кристаллических решеток органическими веществами с кислот­ными свойствами, образование различных водорастворимых и ус­вояемых растениями органо-минеральных соединений, содержа­щих в своем составе важные для растений зольные элементы пита­ния (фосфор, калий, микроэлементы).

Растения на почвах с более высоким содержанием органичес­кого вещества (повышенной гумусности) выдерживают более вы­сокие дозы минеральных удобрений без отрицательных послед­ствий. Органические остатки, как отмечалось ранее, являются эф­фективным источником элементов питания для растений. Орга­ническое вещество выступает и как косвенный фактор улучшения питательного режима, влияя положительно на весь комплекс фи­зических свойств почвы, интенсивность биологических процес­сов и др.

2. Исключительно велико значение органического вещества в формировании физических и физико-механических свойств по­чвы (структура, плотность, пористость и др.). Здесь особенно ве­лика роль гуминовой части органического вещества как важней­шего фактора образования водопрочной структуры.

3. Биологическая активность почвы, численность, состав и ак­тивность почвенных организмов (микроорганизмов, мезо- и мак­рофауны), ферментативная активность тесно связаны с содержа­нием и составом органического вещества. Особенно благоприятно эта функция органического вещества проявляется при поступле­нии в почву свежих органических остатков, богатых азотом и золь­ными элементами.

4. Специфическая часть гумуса оказывает определяющее влия­ние на физико-химические свойства почвы (емкость поглощения, буферность и др.). Это обстоятельство имеет особое значение на легких почвах, отличающихся низкой емкостью поглощения и буферностью их минеральной части.

5. Органическое вещество выполняет санитарно-защитные функции в почве. Они проявляются в ускорении детоксикации (разложения) пестицидов, закреплении в малоподвижные формы загрязняющих почву веществ в результате сорбции и комплексо-образования. Поэтому допустимые уровни антропогенной нагруз­ки при поступлении в почву токсичных элементов, пестицидов и других вредных загрязняющих веществ значительно выше на хо­рошо гумусированных почвах.

В условиях химизации земледелия заметно снижается роль орга­нического вещества как прямого источника элементов питания рас­тений, поскольку регулирование питательного режима в значитель­ной мере осуществляется за счет применения удобрений.

В то же время при интенсивном земледелии в регулировании плодородия возрастают значение санитарно-защитных функций органического вещества, его роль в формировании биологическо­го режима, физических и физико-механических свойств.

Положительная роль отмеченных функций органического ве­щества в развитии и проявлении почвенного плодородия заметно возрастает в экстремальных условиях (недостаточное или избы­точное увлажнение, загрязнение почвенной среды).

К основным приемам регулирования и воспроизводства орга­нического вещества при земледельческом использовании почв относятся: структура севооборотов, обеспечивающая определен­ный режим расхода органического вещества и поступления его в почву; осуществление приемов, способствующих получению вы­соких урожаев сельскохозяйственных культур и, как следствие, поступлению в почву более высоких количеств органических ос­татков после уборки культуры; травосеяние; внесение органичес­ких удобрений; сидерация; приемы химической мелиорации, со­здающие благоприятные условия для гумификации и закрепления в почве вновь образованных гумусовых веществ.

При конкретном осуществлении этих приемов исходят из сле­дующих принципов.

1. Воспроизводство органического вещества, повышение со­держания гумуса и улучшение его качественного состава не явля­ются самоцелью, а должны определяться поставленной задачей — улучшением комплекса конкретных свойств и режимов почв в со­ответствии с требованиями выращиваемых культур и технологий их возделывания.

2. Воспроизводство органического вещества должно предус­матривать регулирование как его стабильных (гумуса), так и ла­бильных форм. При этом важное значение имеют масштабы вов­лекаемого в круговорот свежего органического вещества в годич­ных и севооборотных циклах почвообразования.

3. Воспроизводство гумуса в условиях интенсивного земледе­лия должно осуществляться за счет ежегодно создаваемого орга­нического вещества, его круговорота в системе взаимосвязанных звеньев сельскохозяйственного производства: земледелие — рас­тениеводство — животноводство.

Привлечение дополнительных источников в форме торфокомпостов, сапропеля и других целесообразно лишь в специализиро­ванных севооборотах (овощных, кормовых) или при коренном улучшении гумусного состояния почв при критическом уровне со­держания гумуса и должно осуществляться только при условии не­нанесения экологического ущерба окружающей среде.

4. Приемы воспроизводства гумуса должны основываться на
глубоком анализе составляющих приходную и расходную части его
баланса.

 

 

ПОГЛОТИТЕЛЬНАЯ СПОСОБНОСТЬ ПОЧВ

Почва — сложная многофазная и полидисперсная система. В ней имеются грубые дисперсии с диаметром частиц более 0,02 нм, образующие в почвенных и грунтовых водах суспензии, более тон­кие дисперсии размером 0,02—0,0001 нм — почвенные коллоиды и дисперсии на уровне молекулярного раздробления с диаметром частиц менее 0,0001 нм, которые образуют молекулярные, или ис­тинные, растворы.

Дисперсные системы коллоидного раздробления, обладающие большой свободной поверхностной энергией, электрокинетичес­кими свойствами, обусловливают ряд важнейших процессов, свя­занных с поглотительной способностью почв.

Эти явления были известны очень давно (I—II в. до н. э.) и уже использовались тогда для опреснения морской воды (пропуская ее через почву).

В пятидесятые годы XIX в. английские ученые-химики Т. Трем и Д. Уэй попытались объяснить поглотительную способность почв на основании химических явлений.

В дальнейшем, в восьмидесятые годы прошлого столетия, раз­витие физической и коллоидной химии позволило голландскому ученому Ван-Беммелену объяснить поглотительную способность почв наличием в них тел, находящихся в коллоидном состоянии.

В начале XX в. поглотительную способность почв методами коллоидной химии изучали швейцарский ученый Г. Вигнер и шведский ученый С. Маттсон. Их исследования позволили рас­крыть некоторые закономерности физико-химического поглоще­ния и явлений амфотерности, но они не были связаны с решением агрономических вопросов.

Видная роль в изучении поглотительной способности почв при­надлежит российскому ученому К. К. Гедройцу. Для его исследо­ваний характерны широкий подход к изучению почвенных колло­идов и поглотительной способности почв и тесная связь с практи­ческими вопросами агрономии. В дальнейшем развитие учения о почвенных коллоидах и поглотительной способности почв полу­чило как в нашей стране, так и за рубежом (Гапон, Соколовский, Тюлин, Антипов-Каратаев, Алешин, Горбунов, Ди-Глерия, Келли и др.).

 

ПОЧВЕННЫЕ КОЛЛОИДЫ

Количество коллоидов в почвах различно и составляет от 1—2 до 30—40 % массы почвы. Образуются почвенные коллоиды при раздроблении более крупных частиц в процессе выветривания, пу­тем поликонденсации в процессах почвообразования и образова­ния гумуса, а также при химических реакциях между продуктами выветривания и почвообразования.

Коллоиды как двухфазная система состоят из дисперсной фазы (коллоидные частицы) и дисперсионной среды (почвенный ра­створ). Свойства почвенных коллоидов обусловлены их размера­ми, составом и строением.

Небольшие размеры коллоидов определяют огромную суммар­ную и удельную поверхность, что можно представить на примере суммарной и удельной поверхности при дроблении длины сторон куба

От размеров удельной поверхности зависит величина поверх­ностной энергии, с которой связаны явления сорбции паров воды, газов и молекул других веществ. С поверхностной энергией дис­персных тел связан тепловой эффект — выделение тепла при их смачивании, который называется теплотой смачивания.

Состав почвенных коллоидов представлен минеральными, органическими и органо-минеральными соединениями.

К. минеральным коллоидам относятся глинные минералы, колло­идные формы кремнезема, оксиды железа и алюминия. Органичес­кие коллоиды представлены в основном веществами гумусовой и белковой природы. В коллоидно-дисперсном состоянии могут на­ходиться полисахариды и другие органические соединения. Органоминеральные коллоиды представлены преимущественно соеди­нениями гумусовых веществ с глинными минералами и осажден­ными формами оксидов железа и алюминия.

Поглотительная способность этих трех групп соединений про­является в разной степени и обусловлена не только удельной по­верхностью, но и строением коллоидов, наличием двойного элект­рического слоя ионов на границе раздела между дисперсной фазой и дисперсионной средой.

Коллоидную частицу, по предложению Г. Вигнера, называют мицеллой. Ядро мицеллы представляет собой агрегат недиссоциированных молекул какого-либо вещества. Например, глинные ми­нералы (каолинит, монтмориллонит и др.), гуминовые кислоты,

виды поглотительной способности почв

Способность почвы поглощать пары, газы, задерживать раство­ренные или взмученные в почвенном растворе вещества или части их, живые организмы называется поглотительной способностью.

К. К. Гедройц выделил пять видов поглотительной способнос­ти — четыре абиотических вида: механическая, физическая, физи­ко-химическая, или обменная, химическая и пятый вид — биоло­гическая поглотительная способность.

Совокупность частиц почвы, обладающих абиотической катионной или анионной поглотительной способностью, называется, по К. К. Гедройцу, почвенным поглощающим комплексом (ППК).

С физической точки зрения, ППК представляет собой совокуп­ность веществ в тонкодисперсном состоянии (коллоиды). В хими­ческом отношении это нерастворимые в воде солеобразные алюмосиликатные, органические и органоминеральные соединения.

Механическая поглотительная способность — это свойство по­чвы задерживать (подобно фильтру) твердые частицы, взмученные в фильтрующейся воде, размеры которых превышают размеры по­чвенных пор.

Это свойство зависит от размера и формы почвенных пор, кото­рые обусловлены гранулометрическим, агрегатным составами, плотностью почвы. Песчаные, крупноагрегатные, рыхлые почвы обладают слабой механической поглотительной способностью. Наоборот, глинистые почвы способны полностью поглощать из почвенных суспензий частицы размером более 0,001 мм.

В природе механическое поглощение взвешенных в почвенной воде частиц происходит при промывном режиме пористых и тре­щиноватых почв.

Явление механического поглощения используют для очистки питьевых и сточных вод путем их фильтрации через почву, для заи­ливания (кольматирования) дна и стенок каналов, водохранилищ в целях уменьшения потерь воды на фильтрацию.

Физическая поглотительная способность — это поглощение це­лых молекул газов, вещества, растворенного в воде, изменение его концентрации на поверхности твердых почвенных частиц. Эту по­глотительную способность еще называют молекулярной адсорбцией.

Физическая поглотительная способность протекает на границе твердой и жидкой фаз. Она обусловлена наличием большой сво­бодной поверхностной энергии, которая равна произведению по­верхностного натяжения раствора на суммарную величину повер­хности частиц.

Известно, что всякая дисперсная система стремится уменьшить свою поверхностную энергию. Она может быть уменьшена, во-первых, за счет укрупнения дисперсной фазы (коагуляция) и, во-вторых, за счет уменьшения поверхностного натяжения раствора.

Вещества, способные понижать поверхностное натяжение сис­темы (поверхностно-активные вещества), концентрируются на поверхности твердых частиц почвы и испытывают положительную физическую адсорбцию. К таким веществам относятся органичес­кие кислоты, спирты, алкалоиды, высокомолекулярные органи­ческие соединения.

Чем длиннее углеводородная цепь, тем сильнее понижение по­верхностного натяжения системы, тем выше поглощение, так как свободная энергия поверхностного слоя насыщается за счет свя­зывания поглощенного вещества.

Вещества, способные повышать поверхностное натяжение сис­темы, отталкиваются от почвенных частиц и испытывают отрица­тельную физическую адсорбцию. К таким веществам относятся не­органические кислоты, соли, основания, органические вещества с большим количеством гидроксильных групп (сахара).

Из этого следует, что такие соли, как нитраты, хлориды и дру­гие, слабо удерживаются в почве и могут вымываться за пределы корнеобитаемого слоя, а в условиях промывного водного режи­ма — и за пределы почвенного профиля. К физическому поглощению относится также поглощение поч­вой паров, газов из газообразной фазы почвы. Легче всего поглощаются водяные пары. При этом выделяется теплота смачивания, которая тем выше, чем больше в почве орга­нического вещества и глинистых частиц.

Газы могут поглощаться лишь сухими участками почвенных ча­стиц. Из газов наиболее высокой энергией поглощения отличают­ся аммиак и диоксид углерода.

 

Химическая поглотительная способность (хемосорбция) — это способность почвы закреплять в форме труднорастворимых со­единений ионы, поступающие в раствор.

В результате химических реакций в почвенном растворе образу­ется труднорастворимая соль, которая определяет закрепление в почве химически как катионов, так и анионов почвенного ра­створа:

 

Кроме образования новой твердой фазы (труднорастворимого осадка) химическая поглотительная способность может осуществ­ляться за счет осадочной сорбции фосфатов на поверхности труд­норастворимых гидроксидов, комплексообразовательной сорб­ции, хемосорбционного и адгезионного взаимодействия при воз­никновении сорбционных глиногумусных комплексов, играющих роль в образовании органоминеральных почвенных коллоидов.

Химическая поглотительная способность имеет большое значе­ние в закреплении почвами анионов фосфорной кислоты, а также органического вещества и катионов поливалентных металлов. По­глощение фосфатов приводит к накоплению фосфора в почве, но снижает его доступность растениям. В связи с этим при внесении особенно фосфорных удобрений учитывают взаимодействие их с почвой, способность к химическому поглощению. Для уменьше­ния химического поглощения используют гранулированные удоб­рения, применяют способы внесения, обеспечивающие их контакты с корневыми системами растений.

 

Биологическая поглотительная способность проявляется в воз­можности живых почвенных организмов (корни растений, микро­организмы) поглощать из почвы различные вещества, катионы и анионы

Особенностью этой поглотительной способности является ее избирательность, т. е. усвоение ионов, жизненно необходимых ве­ществ, специфичных для каждого вида организмов. Благодаря из­бирательной способности осуществляются биологическая транс­формация, миграция и аккумуляция веществ, приводящие со вре­менем к формированию почвенного плодородия.

Таким образом, биологическая поглотительная способность иг­рает важную роль в плодородии почв и имеет большое агрономи­ческое значение.

Благодаря биологическому поглощению в почве удерживаются от вымывания весьма важные элементы питания растений: нитраты и др.

При минерализации органических веществ био­логически поглощенные соединения вновь поступают в почвен­ный раствор и становятся доступными новым поколениям расти­тельных и животных организмов. Ежегодно растения на каждом гектаре поглощают и возвращают в почвы сотни килограммов хи­мических элементов.

Физико-химическая, или обменная, поглотительная способ­ность— это способность почвы поглощать и обменивать ионы, находящиеся на поверхности коллоидных частиц (в диффузном слое), на ионы почвенного раствора.

Если потенциалопределяющий слой почвенных коллоидов за­ряжен отрицательно, то обмениваются катионы, если заряд поло­жительный — обмениваются анионы.

Основные закономерности обменного поглощения катионов заключаются в следующем.

1.Обмен происходит в эквивалентных количествах по законам обменных химических реакций.

2.Любой поглощенный катион может быть вытеснен и заменен любым другим катионом почвенного раствора.

3.Энергия поглощения и вытеснения катионов различна и за­висит от величины валентности и атомной массы.

 

виды почвенной кислотности и щелочности

Состав поглощенных катионов определяет многие свойства почв; с ними связаны кислотность и щелочность.

Кислотность почвы — способность почвы подкис­лять воду, а также растворы солей. Различают два вида почвенной кислотности: актуальную и потенциальную.

Актуальная кислотность характеризует активность свободных ионов Н⁺ в почвенном растворе и вызвана наличием в нем свобод­ных кислот, гидролитически кислых солей и степенью их диссоци­ации. Для большинства почв актуальная кислотность обусловлена угольной кислотой и ее солями. Величина актуальной кислотности выражается в мг • экв • Н⁺ на 100 г почвы или в рН (отрицательный логарифм активности ионов водорода). Нейтральную реакцию ха­рактеризует рН 7, кислую — рН < 7 и щелочную — рН >7 .

В почвах рН_в может находиться в пределах от 4 до 8 и более. Крайне низкие значения рН характерны для некоторых торфяно-болотных и болотно-подзолистых почв. Для подзолистых, дерно­во-подзолистых почв и красноземов рН_в равен 4,5—5,6, для серых лесных оподзоленных — 5,5—6,5, черноземов, каштановых, серо­земов — 6,5—7,5, в карбонатных почвах, солонцах, солончаках рН_в более 8,5.

Потенциальная кислотность определяется количеством Н⁺ и А1³⁺, находящихся в почвенном поглощающем комплексе. Это кислотность твердой фазы почвы. Потенциальная кислотность подразделяется на обменную и гидролитическую.

Обменная кислотность определяется количеством поглощен­ных Н⁺ и А1³⁺, вытесняемых из почвы катионами нейтральных со­лей: