КАТИОНООБМЕННАЯ СПОСОБНОСТЬ ПОЧВ

Катионообменную способность почв относят к числу фундамен­тальных свойств почвы. Катионный обмен – это обратимый процесс стехиометрического обмена ионами между двумя контактирующими фазами. Реакцию обмена в общем виде можно представить следующим уравнением:

- ППК(М?+) + пМ™⁺ «=t ППК(М™+)„ + тМ?⁺,

где М»⁺ и М™⁺ — обменные катионы; ППК — почвенно-поглощающий комплекс.

 

Почвенно-поглощающий комплекс — материальный носитель катионообменной способности почв.Это понятие объединяет совокупность минеральных, органических и органоминеральных компо­нентов твердой фазы почв, обладающих ионообменной способностью. Катионы, которые входят в состав почвенно-поглощающего комплекса и могут быть замещены в процессе ионного обмена, на­зывают обменными катионами. Наиболее часто в реакции обмена принимают участие катионы Са²⁺, Mg²⁺, K⁺, Na⁺, H⁺, А1³⁺.

Одной из важнейших характеристик почвенно-поглощающего комплекса является емкость катионного обмена (ЕКО). В насто­ящее время различают стандартную, реальную и дифференциаль­ную ЕКО.

Стандартная ЕКО – общее количество катионов одного рода, удерживаемых почвой при стандартных условиях и способных к об­мену на катионы взаимодействующего с почвойраствора. При опре­делении стандартной ЕКО почву насыщают ионами Ва²⁺ из буфер­ного раствора с рН = 6,5. После насыщения емкость определяют по количеству поглощенного почвой Ва²⁺ и выражают в смоль(р⁺)/кг (сантимолях положительных зарядов в 1 кг почвы).

Реальную, или эффективную, ЕКО определяют при обработке почвы небуферными растворами солей. О реальной емкости катионного обмена можно судить по сумме обменныхкатионов.

Дифференциальную ЕКО характеризует приращение емко­сти катионного обмена с увеличением рН равновесного раствора: ∆ЕКО/∆рН. Для определения дифференциальной ЕКО почву на­сыщают катионами одного рода из буферных растворов с различ­ными значениями рН (например, 6,5 и 8,2), а затем рассчитывают или общее приращение ЕКО, или ее приращение на единицу рН.

Влияние рН на ЕКО особенно заметно для органической ча­сти почв, поскольку в нейтральной и кислой средах в реакциях обмена будет участвовать только водород карбоксильных групп, а в щелочной среде становится подвижным и водород фенольных ОН-групп.

Величина ЕКО зависит от механического состава почв, пре­обладающей группы минералов и, в первую очередь, от со­держания гумусовых веществ в почвенно-поглощающем ком­плексе. Численное значение ЕКО меняется в широких пре­делах: от нуля (главным образом, для обломков кварца) до 500-900 смоль (р⁺)/кг (для гуминовых кислот). Погло­щающаяспособность почв определяется илистой фракци­ей. Структурные элементы почв с размерами более 0,2-0,5 мм практически лишены способности к катионному обмену.