Кислотность и щелочность почвы

КИСЛОТНОСТЬ И ЩЕЛОЧНОСТЬ ПОЧВЫ

 

Кислотность и щелочность почвы характеризуются соотношением ионов Н+ и ОН – в почвенном  растворе. Произведение этих ионов  для воды является постоянной величиной  и равно 1-10-1" . Абсолютные концентрации ионов водорода очень малы и неудобны для обозначения. Поэтому концентрацию ионов водорода почвенного раствора принято выражать в виде отрицательного логарифма числа 10, обозначаемого символом рН. Теоретически рН изменяется от 1 до 14. Реакция же почвенного раствора колеблется обычно в пределах рН 4—8. Почвы, характеризующиеся рН 4,5 и меньше, считаются сильнокислыми, рН 4,6—5 — среднекислымн, рН 5,1 — 5,5 — слабокислыми, рН 5,6—6 — близкими к нейтральным, рН 6—7 — нейтральными и рН выше 7 — щелочными.

 

Различают два вида кис. тотности: актуальную, связанную с наличием свободного иона водорода в почвенном растворе, и потенциальную, обусловленную ионами водорода и алюминия почвенного поглощающего комплекса. Потенциальная кислотность подразделяется на обменную и гидролитическую. Величина рН солевой вытяжки при обработке почвы раствором КС1 определяет потенциальную кислотность почвы, а рН водной вытяжки характеризует актуальную кислотность.

 

Кислотность — важнейшая  агрономическая характеристика почвы. При повышенной актуальной кислотности  угнетается рост и развитие растений, замедляя рост корневой системы, ухудшая  проницаемость через корневую систему  питательных веществ, смещая правильное соотношение в поглощении растением  катионов и анионов.

 

Наиболее широко применяемый  в земледелии прием устранения кислотности  — известкование почвы. Известь, взаимодействуя с ионами водорода почвенного раствора, нейтрализует актуальную кислотность, а катионы кальция замещают в  почвенном поглощающем комплексе  ноны водорода и алюминия. При насыщении  почвенных коллоидов кальцием происходит их коагуля-j ция, в результате чего почва приобретает прочную структуру, улучшаются ее биологические и водно-воздушные свойства. Кислотность и щелочность почвы

Опубликовано 29.06.2010 автором  admin

 

Всякая почва обладает определенной реакцией, которая проявляется  при взаимодействии с водой или  растворами солей и может быть кислой, щелочной и нейтральной.

 

Кислотность почвы. Почвы, не насыщенные основаниями, обладают кислотностью, которая вызывается ионами водорода. В зависимости от того, в каком  состоянии они находятся в  почве, кислотность может быть активной, или актуальной, и потенциальной.

 

Под активной кислотностью понимают концентрацию свободных водородных ионов в почвенном растворе.

 

Источниками свободного водорода в почвенном растворе могут быть растворимые органические кислоты, образующиеся после разложения органических остатков, и углекислота, возникающая  при растворении углекислого  газа в воде. Углекислота, диссоциируя на Н+ и HCOj", подкисляет почвенный раствор. Активная кислотность частично вызывается и десорбцией обменных ионов водорода поглощающим комплексом.

 

Факторами активной кислотности  в почве могут быть и некоторые  минеральные соли А1 и Fe. Известно, что соли слабых оснований и сильных кислот в водных растворах гидролитически расщепляются, освобождая кислоту. Примером может служить хлористый алюминий, который при взаимодействии с водой расщепляется следующим образом:

 

А1С13 + ЗНаО = А1 (ОН)3 + ЗНС1.

 

Образующаяся при этом соляная кислота создает кислую реакцию раствора.

 

Эти явления наблюдаются  только в почвах, не насыщенных основаниями. В почвах, насыщенных основаниями, активной кислотности нет.

 

Активная кислотность  определяется в лабораториях в водной вытяжке из почвы. Количественно  она выражается символом рН, который представляет собой отрицательный десятичный логарифм концентрации водородных ионов в почвенном растворе. При кислой реакции раствора рН меньше 7, при нейтральной равен 7, а при щелочной больше 7.

 

По величине рН почвы делят на следующие группы:

 

Сильнокислые 3—4

 

Нейтральные 7

 

Кислые 4—5,5

 

Щелочные 7—8

 

Слабокислые 5,5—6,5

 

Сильнощелочные 8—9

 

Кислую реакцию имеют  подзолистые, дерново-подзолистые и  болотные почвы, нейтральную — главным образом черноземы, щелочную — каштановые почвы, сероземы и солонцы.

 

Потенциальная кислотность  обусловлена ионами водорода и алюминия, находящимися в поглощенном состоянии.

 

Потенциальная кислотность  подразделяется на обменную и гидролитическую.

 

Под обменной кислотностью понимают водородные ионы, которые могут быть вытеснены из поглощающего комплекса  при воздействии на почву растворами нейтральных солей, например NaCI, KG, т. е. образованных соединением сильных оснований с сильными кислотами. При взаимодействии нейтральных солей с почвой, содержащей в поглощающем комплексе водород, происходит реакция взаимного обмена, при которой катионы солей становятся в поглощающем комплексе на место водорода, а водород переходит в раствор:

 

[почва] и – f KCI = [почва] К + НС1.

 

Кроме поглощенного водорода, обменную кислотность в почве  создают обменнопоглощенные ионы алюминия, которые при взаимодействии с растворами нейтральных солей могут переходить в раствор.

 

Хлористый алюминий гидролитически расщепляется и создает кислую реакцию почвенного раствора.

 

Таким образом, обменная кислотность  почв может зависеть от наличия в  них обменного Н+ и обменного Al3, соотношение которых может быть различным.

 

Обменная кислотность  наиболее ярко выражена в подзолистых  почвах и красноземах. В почвах, имеющих  слабокислую, нейтральную и щелочную реакцию, обменная кислотность не проявляется.

 

Водородные ионы поглощающего комплекса, вытесняемые гидролитически щелочными солями (образованными сильными основаниями и слабыми кислотами), обусловливают гидролитическую кислотность.

 

К гидролитически щелочным солям относятся, например, уксуснокислый натрий CH3COONa и уксуснокислый кальций Са(СН3С00)2. Эти соли в водных растворах гидролитически расщепляются на слабую кислоту и сильное основание, которое придает раствору щелочную реакцию, при этом происходит более полное вытеснение поглощенного водорода.

 

Для определения гидролитической  кислотности в лаборатории чаще всего используют уксуснокислый  натрий.

 

Уксуснокислый натрий в воде гидролитически распадается на щелочь и слабую уксусную кислоту:

 

CH3COONa + НОН = СН3СООН + NaOH.

 

При взаимодействии уксуснокислого натрия с подзолистой почвой натрий щелочи вступает в поглощающий комплекс и вытесняет поглощенный водород:

 

[почва] и + NaOH + СН3СООН = [почва] Na + Н,0 + СН3СООН.

 

Гидролитически щелочные соли вытесняют из поглощающего комплекса водорода больше, чем нейтральные соли. Поэтому наиболее полное представление о количестве поглощенных водородных ионов в почве можно получить на основании определения гидролитической кислотности.

 

Величину обменной и гидролитической  кислотности почвы определяют титрованием  солевой вытяжки щелочью (NaOH) и выражают в миллиграмм-эквивалентах на 100 г почвы. Обменную кислотность, кроме того, выражают в единицах рН путем определения концентрации водородных ионов в солевой вытяжке потенциомст-рически или колориметрически.

 

Почвенная кислотность неблагоприятна для развития растений и микроорганизмов  и ведет к понижению плодородия почв. Устранение кислотности почв достигается известкованием, при  котором происходит замещение поглощенного водорода на кальций:

 

Н г

 

[почва] и + Са (НС03)25: [почва] J? + 2НгО + 2С02. Н

 

Щелочность почвы. Почвы, в поглощающем комплексе которых  находится натрий, имеют щелочную реакцию. Она обусловливается главным  образом содой, образующейся в результате обмена поглощенного почвой натрия на водород углекислоты:

 

[почва]  + Н2С03 ?> [почва] fj + Na2C03.

 

Широко распространен  в природе и биологический  процесс образования соды. Сульфатредуцирующие  бактерии восстанавливают в анаэробных условиях в присутствии органического  вещества сернокислые соли натрия до Na2S, который затем превращается в  соду:

 

Na2S04 + 2С = 2С02 +Na2S;

 

Na2S + С02 + НгО = Na2C03 + HaS.

 

Высокая щелочность резко  ухудшает физические и водные свойства почвы, усиливает пептизацию коллоидов, угнетает развитие растений, нарушая  ход физиологических процессов.

 

Для устранения щелочности проводят гипсование:

 

[почва] [jj + CaS04it [почва] Са + Na, S04.

 

Сернокислый натрий легко  вымываКислотность, щёлочность почв

 

 

 

Кислотность почв – это  способность почвы подкислять почвенный  раствор или растворы солей вследствие наличия в составе почвы кислот, а также обменных ионов водорода и катионов, образующих при их вытеснении гидролитически кислые соли (преимущественно Al3+). Различают актуальную кислотность, определяемую значением рН почвенного раствора или водной вытяжки, и потенциальную кислотность, носителем которой являются ионы H+ и Al3+, находящиеся в твердой фазе почвы в обменно-поглощенном состоянии, но подкисляющие почвенный раствор в результате обменных реакций при увеличении в нем концентрации электролитов (например, при внесении в почву удобрений).

 

По способу определения  потенциальной кислотности различают  обменную и гидролитическую кислотности.

 

Обменную кислотность  определяют количеством титруемых  ионов H+ и Al3+ в вытяжке, приготовленной с помощью раствора нейтральной  соли – 1 н КСl. Обменная кислотность характеризуется также величиной рН солевой вытяжки (1 н КСl). Для кислых почв интервал значений рН солевой вытяжки лежит в очень широких пределах –

 от 2 (иногда менее) до 6.

 

Гидролитическую кислотность (Нг) определяют титрованием кислоты, но в солевой вытяжке, приготовленной на основании ацетата натрия. Гидролитическая кислотность выше обменной в связи с тем, что равновесие ионного обмена в данном случае сдвинуто в сторону более полного перехода обменно-поглощенных ионов Н+ в жидкую фазу вследствие применения гидролитически щелочной соли (большая степень гидролиза солей алюминия в щелочной среде с образованием осажденного Al(OH)3 и иона Н+) и образования слабоуксусной кислоты.

 

 

 

Таким образом, обменная кислотность  – это часть гидролитической  кислотности почв. Ее используют при  определении дозы извести, необходимой  для устранения избыточной кислотности  почв, а также при вычислении показателя, получившего название «степень насыщенности  почвы основаниями».

 

Между рН солевой вытяжки (потенциальная кислотность) и гидролитической кислотностью для почв одного типа и одинакового механического состава существует корреляционная зависимость, что позволяет в ряде случаев определять дозу извести не по гидролитической кислотности, а по значению рН солевой вытяжки.

 

Подвижным называется такой  алюминий, который обнаруживается при  обработке почвы раствором нейтральной  соли (KCl), тесно связан с обменной кислотностью и обычно появляется при рН солевой вытяжки меньше 5,0-5,3, наряду с обменным водородом обусловливает обменную кислотность и позволяет установить природу почвенной кислотности.

 

Подвижный алюминий оказывает  вредное действие на растительность и полезную микрофлору почвы. Растения угнетаются при содержании подвижного алюминия более 3-4 мг и погибает при  количестве его 7-8 мг на 100 г почвы.

 

Щелочность почв – способность  почвы подщелачивать почвенный  раствор вследствие наличия в  составе почвы гитролитически щелочных солей, а также обменного натрия. Различают актуальную и потенциальную щелочность. Актуальная щелочность определяется содержанием в почвенном растворе или водной вытяжке гидролитически щелочных солей, преимущественно карбонатов и гидрокарбонатов щелочных и щелочноземельных металлов (Na2CO3, NaHCO3, Ca(HCO3)2). Актуальная щелочность может определяться значением рН водной вытяжки, а также титрованием водной вытяжки кислотой и оцениваться в мг-экв/100 г почвы.

 

Потенциальная щелочность почв определяется содержанием обменного  Na+, поскольку последний в определенных случаях может переходить в почвенный раствор, подщелачивая его. Например, при образовании в карбонатных и засоленных почвах значительных количеств угольной кислоты вследствие дыхания растений или разложения органических остатков могут последовательно проходить следующие процессы:

 

1. Превращение нерастворимого  карбоната кальция в растворимый  бикарбонат

 

CaCO3 + H2CO3  →   Ca(HCO3)2

 

2. Ионный обмен с подщелачиванием  равновесного раствора:

 

 

 

Щелочность почв принято  оценивать только по значению актуальной щелочности.

 

В то же время следует иметь  в виду, что актуальная и потенциальная  щелочность теснейшим образом связаны  друг с другом через процессы ионного  обмена. Не могут существовать почвы, обладающие высокой актуальной щелочностью, обусловленной наличием свободных  солей щелочных металлов, и не содержащие соответствующие катионы в составе  ППК. Средства химической мелиорации засоленных почв всегда одновременно действуют  на щелочность почв и состав ППК.

 

 

ется из почвы, так как хорошо растворим в воде.