ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 19.03.2024
Просмотров: 94
Скачиваний: 3
-
Общие закономерности поглощения анионов в почвах.
Поглощение почвами анионов обусловливает ряд факторов: состав и свойства почвенного поглощающего комплекса, особенности самих анионов, реакция почвенного раствора. Сорбция анионов почвами будет возрастать по мере снижения реакции среды, увеличения доли коллоидов, несущих положительный заряд, и содержания компонентов, с которыми анионы способны давать труднорастворимые соединения.
Поглощение почвой анионов может происходить химическим, физико-химическим и биологическим путем, а также вследствие осаждения их при механическом захвате коагулирующими коллоидами.
В автоморфных почвах хлориды и нитраты характеризуются высокой подвижностью и преимущественно закрепляются в результате проявления биологической поглотительной способности. Это обусловлено тем, что с компонентами, формирующими твердую и жидкую фазы почв, они не образуют труднорастворимых соединений, в отношении них проявляется отрицательная физическая сорбция, при наличии ба- зоидов им трудно конкурировать за место в ППК с другими анионами.Сульфатный и карбонатный ионы накапливаются в почвах в первую очередь благодаря проявлению химической поглотительной способности. Их кальциевые соли обладают низкой растворимостью, вследствие чего при взаимодействии растворимых солей имеет место хемосорбция — образование осадка, переходящего в твердую фазу почвы:
Для почв засушливых регионов — южных черноземов, каштановых, бурых полупустынных, серо-бурых пустынных почв типична аккумуляция в почвенном профиле СаС03 и CaS04, где они образуют соответствующие горизонты — карбонатный и гипсовый.
Поглощаются эти анионы также биологическим путем и, вероятно, отчасти за счет физико-химической сорбции, что экспериментально установлено для сульфат-иона.
Процессы поглощения фосфат-ионов имеют сложную природу, но ясно, что большое значение имеет хемосорбция. При наличии в почвенном растворе катионов Са2+, Mg2+, и особенно Fe2+, А13+, или при вытеснении их из ППК в раствор они образуют с фосфат-ионами трудно растворимые в воде соединения, выпадающие в осадок. Закреплению фосфатов способствует присутствие в почвах минералов-солей, таких как гипс, кальцит, доломит и других. Фосфаты взаимодействуют или с кальцием, переходящим в раствор, или же поглощаются на поверхности минералов без вытеснения кальция.
Осадочная сорбция активно протекает в кислых почвах, богатых гидроксидами железа и алюминия, которые фиксируют фосфат-ионы на своей поверхности.
В больших количествах поглощают фосфаты свежеосажденные гидроксиды, у окристаллизованных эта способность резко падает. Первичные и вторичные алюмо- и феррисиликатные минералы способны поглощать фосфат-ионы на своей внешней, а иногда и внутренней поверхности через элементы, входящие в кристаллическую решетку минералов и обменные катионы. Глинистые минералы могут поглощать фосфат-ионы за счет физико-химической сорбции, благодаря наличию в кристаллической решетке гидроксил-ионов, способных к реакциям обмена:
Фосфат-ионы энергично поглощаются биологическим путем, так как фосфор является важнейшим элементом питания живых организмов.
Анионы кремниевой кислоты сорбируются почвами по аналогии с фосфат-ионами. Кремниевая кислота образует нерастворимые соединения со многими катионами и легко осаждается из почвенного раствора. Она обладает склонностью к ковалентной связи и является составным компонентом прочных алюмосиликатных решеток. В больших количествах поглощается кремнекислота растениями и некоторыми простейшими микроорганизмами.
Почвы активно поглощают ОН-ион, что связано с его способностью давать нерастворимые гидроксиды и образовывать ковалентную связь. Этот анион широко представлен в органических и минеральных соединениях и участвует во многих химических реакциях.
-
Роль поглотительной способности в генезисе и плодородии почв.
Поглотительная способность играет чрезвычайно важную роль в генезисе почв, формировании их свойств и уровня плодородия.
Среди разнообразных процессов поглощения, протекающих в почве, исключительное значение имеет сорбционное закрепление гумусовых веществ. Следствием этого является не только формирование специфической поверхности почвенных частиц, составляющих основу ППК, но также формирование и стабилизация гумусового профиля почвы с количественными и качественными характеристиками, соответствующими конкретному типу почвообразования.
Поглотительная способность играет важную роль в процессах профильной дифференциации разнообразных органических и неорганических веществ. В какой-то мере почвенный профиль представляет собой своеобразную хроматографическую колонку, в которой отдельные генетические горизонты, характеризующиеся своими индивидуальными составом и свойствами, выступают в качестве барьеров для тех или иных соединений, молекул и ионов, преимущественно закрепляя одни из них в ущерб другим. Неоднородность сорбционных процессов по отношению к различным веществам отражается на скорости передвижения их по почвенному профилю.В ряде случаев проявление поглотительной способности вносит решающий вклад в почвообразование. Так, в результате механической поглотительной способности, задерживающей взвешенные тонкодисперсные частицы, формируются профили пойменных и староорошаемых луговых почв.
От поглотительной способности во многом зависит пищевой режим почв. Благодаря различным видам сорбции происходит закрепление элементов минерального питания растений в почвенном профиле и предотвращается их активное вовлечение в миграционные процессы.
С поглотительной способностью непосредственно связаны реакция среды и химический состав почвенных растворов, различные виды и величина буферности почвы.
С сорбционными процессами связано формирование состава обменных катионов, оказывающих огромное влияние на состояние почвенных коллоидов и соответственно на физические и физико-механические свойства почвы.
-
Почвенная кислотность, формы, способы регулирования.
Кислотность почв — способность почв нейтрализовать вещества щелочной природы, подкислять воду и растворы нейтральных солей.
Различают следующие формы или виды почвенной кислотности:
1) актуальная кислотность;
2) потенциальная кислотность, которая подразделяется на обменную и гидролитическую.
Актуальная кислотность. Представляет собой кислотность почвенного раствора. Важнейшую роль в формировании актуальной кислотности в большинстве почв играет угольная кислота. В зависимости от термодинамических условий и биологической активности почв она может поддерживать pH почвы в пределах 3,9—4,5—5,7. Режим углекислоты в почвах тесно связан с суточно-сезонными ритмами погоды и активностью микроорганизмов.
Свободные минеральные кислоты, такие как серная, азотная и другие, в заметных количествах довольно редко присутствуют в почвах. В то же время активная деятельность нитрифицирующих микроорганизмов может способствовать появлению на короткое время в почвенном растворе азотной и азотистой кислот, что вызовет снижение pH на 0,5—2,0 единицы. При разложении под воздействием микроорганизмов белковых соединений в почвенный раствор возможно поступление небольших количеств серной кислоты.
Кислотность почвенных растворов может быть обусловлена наличием в них свободных органических кислот, в том числе и гумусовых, а также различных компонентов, проявляющих кислотные свойства.
Потенциальная кислотность. Эта форма кислотности имеет сложную природу. Ее носителями являются обменные катионы Н+ и А13+. Проявляется потенциальная кислотность при взаимодействии почвы с растворами солей, когда катион соли вытесняет ионы Н+ и А13+ из обменно-поглощенного состояния в почвенный раствор. Потенциальная кислотность дает представление о всей совокупности компонентов с кислотными свойствами, находящимися в почвенном растворе и в твердой фазе почвы. Разделение потенциальной кислотности на обменную и гидролитическую в общих чертах характеризует последовательные этапы выделения в раствор дополнительных количеств протонов, связанных с твердой фазой почвы.
Обменная кислотность проявляется при взаимодействии почвы с раствором нейтральной соли. Обычно это 1 н. раствор КС1, при этом происходит эквивалентный обмен катионов нейтральной соли на катионы водорода и алюминия, находящиеся в компенсирующем слое коллоидов.
После обработки почвы, содержащей в обменнопоглощенном состоянии Н+ и А13+, раствором нейтральной соли к ионам водорода почвенного раствора добавляется какое-то количество ионов Н+, вытесненных из ППК и образовавшихся в результате гидролитического распада А1С13. Следовательно, в кислых почвах pH солевого раствора всегда будет меньше pH водного.
Важную роль в раскрытии природы обменной кислотности сыграло установление способности самопроизвольного перехода (превращения) почв, насыщенных ионом Н+, в почвы, насыщенные А13+, т.е. осуществление самопроизвольной реакции
Гидролитическая кислотность. При обработке почвы раствором нейтральной соли вытесняются не все поглощенные ионы водорода. Более полное вытеснение ионов водорода и алюминия происходит при взаимодействии почвы с раствором гидролитически щелочной соли, например CH3COONa.
Это обусловлено связыванием водорода в слабодиссоциированную уксусную кислоту и большей степенью гидролиза солей алюминия с образованием А1(ОН)3 и ионов Н+. Гидролитическая кислотность, как правило, больше обменной и может рассматриваться как суммарная кислотность почвы, состоящая из актуальной и потенциальной кислотности. Выражается она в мг-экв. на 100 г почвы.
В некоторых случаях гидролитическая кислотность может быть меньше обменной. Это характерно для почв, богатых положительно заряженными коллоидами. В этом случае наблюдается поглощение ими анионов уксусной кислоты в обмен на ион ОН-, что уменьшает кислотность вытяжек.
По величине гидролитической кислотности находят дозу извести, необходимую для устранения кислотности, и рассчитывают степень насыщенности почвы основаниями.
Агрономическая оценка кислых почв и их мелиорация. Кислые почвы имеют широкое распространение во многих регионах земного шара. Они являются основным компонентом почвенного покрова в боре- альном (умеренно-холодном) поясе, влажных тропиках и субтропиках. Их формирование во многом обусловлено промывным типом водного режима, который способствует выносу из почвы щелочных и щелочноземельных оснований и насыщению ППК водородом.
В последнее время наблюдается увеличение доли кислых почв от площади пашни, т.е. снижается доля слабокислых почв и увеличиваются площади, занятые средне- и сильнокислыми почвами. Главная причина этого — резкое сокращение объемов мелиоративных работ (известкования).
Подкисление почв вызывает применение физиологически кислых удобрений, когда оно не сопровождается известкованием.
Реакция почвы играет важную роль в агрономической практике, поскольку многие сельскохозяйственные культуры предъявляют вполне определенные требования к реакции среды и довольно чутко реагируют на ее изменение.
В кислых почвах создаются неблагоприятные условия для роста и развития большинства сельскохозяйственных культур, что ведет к снижению их урожайности. Негативное влияние повышенной кислотности на растения обусловлено различными причинами.
