ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 19.03.2024
Просмотров: 91
Скачиваний: 3
-
Биологическая поглоти тельная способность почвы.
Этот вид поглотительной способности обусловлен способностью живых организмов, населяющих почву, поглощать различные соединения и элементы. Живые организмы способны усваивать не только элементы, находящиеся в почвенном растворе, но и элементы, находящиеся в составе кристаллической решетки первичных и вторичных минералов. Этот вид поглотительной способности характеризуется очень высокой избирательностью поглощения. Усваиваются только необходимые живым организмам вещества, даже при их минимальном содержании в почвенном растворе, на фоне высокого содержания других соединений. Поглощенные корнями растений важнейшие элементы питания после отмирания растений остаются в верхних горизонтах почвенного профиля. После разложения растительного материала они используются новыми поколениями растений и микрофлоры, что предохраняет их от вымывания. Таким образом, благодаря биологической поглотительной способности, верхние горизонты почв обогащаются азотом, фосфором, калием и другими биофильными элементами.Биологическая поглотительная способность играет важнейшую роль не только в сохранении, перераспределении и концентрировании различных элементов. В известной степени благодаря ей в почве создается необходимое для растений соотношение между элементами питания.
Особое значение этот вид поглотительной способности приобретает на почвах легкого гранулометрического состава, где проявление других видов поглотительной способности ограничено.
-
Химическая поглотительная способность почвы.
Хемосорбция заключается в образовании труднорастворимых соединений при взаимодействии отдельных компонентов почвы с образованием новой твердой фазы.
Из катионов, присутствующих в почвах, чаще всего нерастворимые соединения дают Са2+, Mg2+, Al3+, Fe3+, а среди анионов — СО3-, РО4”, SOf. Например, при внесении фосфорных удобрений в кислые почвы алюминий, присутствующий в почвенном растворе, будет образовывать с фосфат-ионом труднорастворимое соединение и выпадать в осадок.
Образование осадков возможно и на поверхности почвенных частиц при взаимодействии ионов, способных к взаимному осаждению. Такая сорбция получила название осадочной. Типичный пример — сорбция фосфатов на поверхности гидроксидов железа и алюминия
К химическому поглощению относится и комплексообразовательная сорбция. В этом случае за счет образования координационной связи происходит связывание поливалентных ионов почвенного раствора органическим веществом, которое сорбировано твердой фазой почвы.
Хемосорбция играет большую роль при взаимодействии гумусовых веществ с глинистыми минералами и образовании сорбционного глино-гумусового комплекса. При этом осуществляется и адгезионное взаимодействие минеральных и органических компонентов.
Химическая поглотительная способность — важнейший фактор аккумуляции в почвенном профиле органического вещества, анионов фосфорной кислоты, многих катионов, в том числе и микроэлементов. Благодаря ей почва способна предотвращать появление соды в почвенном растворе. Посредством хемосорбции в почвах накапливаются гипс, карбонаты и ряд других соединений.
-
Физическая поглотительная способность почвы.
Под физической поглотительной способностью понимают способность почвы изменять (увеличивать или уменьшать) концентрацию молекул различных веществ у поверхности соприкосновения тонкодисперсных частиц с почвенным раствором.
Явление физического поглощения связано с наличием свободной поверхностной энергии. Влажную почву можно рассматривать как дисперсную систему, у которой дисперсионная среда представлена почвенным раствором, а дисперсная фаза — минеральными, органическими и органо-минеральными частицами. На границе раздела фаз проявляется свободная поверхностная энергия, равная произведению поверхностного натяжения раствора на суммарную величину поверхности частиц. Чем выше степень дисперсности почвенных частиц, тем больше их поверхностная энергия вследствие увеличения общей удельной поверхности.По физическим законам всякая дисперсная система стремится уменьшить свою поверхностную энергию. Это достигается или укрупнением частиц, или уменьшением поверхностного натяжения за счет адсорбции на поверхности частиц некоторых веществ, которые уменьшают поверхностное натяжение. Такие вещества называются поверхностно-активными. К ним относятся спирты, органические кислоты, многие высокомолекулярные органические соединения, в том числе и гумусовые кислоты. Эти вещества будут притягиваться к поверхности коллоидных частиц, причем они не внедряются в твердую фазу почвы и не вступают с ней в химическую реакцию, а лишь сгущаются в растворе на границе соприкосновения его с коллоидами. Здесь наблюдается повышенная концентрация их по сравнению с остальным объемом раствора. Будет иметь место положительная физическая сорбция, характерная особенность которой — удержание не отдельных ионов, а целых молекул недиссоциированных или слабодиссоцииро- ванных веществ
В результате создаются предпосылки для последующего более прочного закрепления этих соединений минеральными компонентами путем адгезии (склеивания) при высыхании почв.
Большинство минеральных солей, кислот и щелочей увеличивают поверхностное натяжение воды, в связи с чем концентрация их по мере приближения к границе раздела дисперсной фазы и дисперсионной среды снижается, т.е. проявляется отрицательная физическая сорбция. В этом случае уменьшение поверхностного натяжения достигается избирательным поглощением молекул самой воды, а не растворенных в ней минеральных веществ. Благодаря отрицательной физической сорбции из почв с фильтрующей водой будут относительно легко вымываться различные водорастворимые соли, особенно хлориды и нитраты. Так как хлор вреден для растений, то это имеет положительное значение. Вынос нитратов ведет к обеднению почв одним из важных элементов питания.
-
Физико-химическая поглотительная способность почвы.
Под ионообменной сорбцией понимают способность почвы обменивать ионы, находящиеся в компенсирующем слое коллоидов, на эквивалентное количество ионов почвенного раствора. Важнейшую роль в ее проявлении играет почвенный поглощающий комплекс. В зависимости от знака заряда коллоида обмениваются катионы или анионы. Обменная поглотительная способность у коллоидов, заряженных отрицательно, проявляется по отношению к катионам. Положительно заряженные коллоиды поглощают и обменивают анионы.
-
Обменное и необменное поглощение катионов.
Обменные (поглощенные) катионы в почвах представлены главным образом Na+, К+, NH4, Са2+, Mg2+, А13+, Н+. В незначительных количествах обнаруживаются железо, цинк, медь, марганец и другие элементы. Катионный обмен наиболее подробно изучен для Са2+, Mg2+, Na+ и К+. Обмен катионов в почвах подчиняется следующим закономерностям:
1) эквивалентность и полная обратимость обмена между поглощенными катионами твердой фазы почвы и катионами почвенного раствора;
2) при одинаковой концентрации ионов в растворе энергия их поглощения возрастает с увеличением валентности иона. Это связано с тем, что по мере увеличения валентности катионы образуют с анионами потенциалопределяющего слоя (COO-, SiOf-, А102 и др.) менее диссоциированные соединения;
3) у ионов с одинаковой валентностью энергия поглощения возрастает с увеличением атомной массы;
4) энергия поглощения зависит от радиуса негидратированно- го иона. Чем он меньше, тем больше плотность его заряда, тем сильнее гидратируется ион. Большие гидратные оболочки уменьшают способность катионов к взаимодействию с ионами потенциалопределяющего слоя.
Согласно указанным общим закономерностям катионы образуют следующий ряд в порядке возрастания степени их поглощения почвой:
При этом ион водорода характеризуется аномальным поведением в обменных реакциях и не имеет постоянного положения. Это обусловлено тем, что в водном растворе он присоединяет одну молекулу воды с образованием иона гидроксония (Н30+), который практически не гидратируется и энергично поглощается большинством почвенных коллоидов, поскольку со многими анионами потенциалопределяющего слоя дает слабодиссоциированные соединения.
В ряде случаев закономерности ионного обмена в почвах нарушаются, в результате чего происходит избирательное поглощение катионов одного рода в ущерб катионам другого рода. Это явление называется селективностью ионного обмена. Селективность, или избирательность, поглощения обусловлена как свойствами самих катионов, так и кристаллохимическими особенностями отдельных компонентов ППК. В результате проявления селективности порядок катионов в ряду поглощения может измениться. Это было показано П. Шахтштабелем на примере различных минералов:Монтмориллонит, Каолинит, Мусковит
Если для монтмориллонита и каолинита расхождение в рядах поглощения заключаются только в положении К+ и Н+, то мусковит поглощает одновалентные катионы Rb+, Cs+ и К+ в большей степени, чем двухвалентные Mg2+, Са2+ и Sr2+.
