ПОГЛОТИТЕЛЬНАЯ СПОСОБНОСТЬ ПОЧВЫ

[garri333]

Отрывок из учебника "агрохимия", авторы П.М.Смирнов Э.Л.Муравин, понять сложно, некоторые вещи я не понял, но это важно для понимания процессов, происходящих в почве:

ПОГЛОТИТЕЛЬНАЯ СПОСОБНОСТЬ ПОЧВЫ

Большую роль в питании растений и в превращении внесенных в почву удобрений играет ее поглотительная способность. Основы современных представлений о поглотительной способности почвы были заложены работами акад. К. К. Гедройца. Под поглотительной способностью понимается способность почвы поглощать различные
вещества из раствора, проходящего через нее, и удерживать их.
К. К. Гедройц различал пять видов поглощения в почве.
1
Биологическая поглотительная способность связана с жизне­деятельностью растений и почвенных микроорганизмов, которые избирательно поглощают из почвы необходимые элементы мине­рального питания и предохраняют их тем самым от выщелачивания.
После отмирания корней, растительных остатков и тел микроорга­низмов происходит их разложение и постепенная гумификация.
Минерализация и последующее использование растениями ранее закрепленного в почве в органической форме азота, фосфора и серы протекают довольно медленными темпами. С большей скоростью вы­свобождаются азот и зольные элементы из плазмы микроорганиз­мов после их отмирания.
Интенсивность биологического поглощения зависит от аэра­ции, влажности и других свойств почвы, от количества и состава органического вещества, служащего источником пищи и энергетиче­ского материала для преобладающих в почве гетеротрофных микроор­ганизмов. Внесение в почву значительного количества бедного азо­том органического вещества (соломы или соломистого навоза) вы­зывает быстрое размножение микроорганизмов, сопровождающееся
интенсивным биологическим закреплением минерального азота, что приводит к ухудшению азотного питания растений.
Биологическое поглощение служит средством закрепления ни­тратного азота, который никаким другим путем в почве не удер­живается. Неусвоенные растениями и микроорганизмами нитраты могут вымываться из почвы. Особенно велика опасность таких по­терь на легких почвах в зонах достаточного увлажнения и орошае­мого земледелия. Нитратный азот под действием микроорганизмов- денитрификаторов теряется из почвы в виде молекулярного азота
и его газообразных окислов.
2
Механическая поглотительная способность обусловлена свой­ством почвы, как всякого пористого тела, задерживать даже мелкие частицы из фильтрующихся суспензий.
Механическим поглощением объясняется сохранение и характер распределения в почве вноси­мых нерастворимых удобрений (фосфоритной муки,извести) и ила, оседаемого из паводковых вод на заливные угодья. Благодаря механической поглотительной способности в почве сохраняется также наиболее ее ценная коллоидная фракция.

3
Физическая поглотительная способность — это положительная или отрицательная адсорбция частицами почвы целых молекул раст­воренных веществ.
Случаи положительной физической адсорбции почвой растворимых минеральных солей неизвестны.
Отрицательная молекулярная адсорбция наблюдается при взаимодействии почвы с растворами хлоридов и нитратов, что обусловливает высокую под­вижность их в почве.

4
Химическая поглотительная способность связана с образова­нием нерастворимых и труднорастворимых в воде соединений в ре­зультате химических реакций между отдельными растворимыми со­лями в почве (ионами в почвенном растворе).
Так, анионы угольной и серной кислот с двухвалентными катио­нами кальция и магния дают труднорастворпмые в воде CaS04, GaCOg и MgC03, выпадающие в осадок.
Особую роль химическое поглощение играет в превращении фосфора в почве. При внесении суперфосфата, содержащего фосфор в виде водорастворимой соли Са(Н2Р 0 4) 2 — однозамещенного фосфата кальция, в почвах проис­ходит интенсивное химическое связывание фосфора. В кислых поч­вах (в подзолистых и красноземах), содержащих много полуторных окислов, химическое поглощение фосфора идет с образованием трудно­растворимых фосфатов железа и алюминия — А1Р04 и Ғ еР 0 4. В почвах, насыщенных основаниями и содержащих бикарбонат кальция в почвенном растворе (черноземы, сероземы), химическое связы­вание фосфора происходит в результате образования слабораство­римых двух- и трехзамещенных фосфатов кальция С аН Р04 и Саэ(Р 0 4)2.
Химическое поглощение (фиксация) фосфора обусловливает сла­бую подвижность его в почве и снижает доступность растениям этого элемента из внесенных в почву легкорастворимых форм удобрений.
По способности к фиксации фосфора почвы располагаются в следующем порядке: красноземы>дерново-подзолистые почвы>серозе- мы]>чернозем'ы.
5
Физико-химическая, или обменная, поглотительная способность
имеет исключительно важное значение при взаимодействии удобрений с почвой. Физико-химическое поглощение — это способность мелкодисперсных (от 0,2 до 0,001 мкм) коллоидных частиц почвы
поглощать из раствора различные катионы. Поглощение одних ка­тионов сопровождается вытеснением в раствор эквивалентного коли­чества других, ранее связанных твердой фазой почвы.
Вся совокупность органических и минеральных коллоидных частиц почвы (представленных гумусовыми веществами, глинистыми минералами и гидроокислами железа и алюминия), участвующих в обменном поглощении катионов, была названа К. К. Гедройцем почвенным поглощающим комплексом или, сокращенно, ППК.
Способность органических и минеральных коллоидных частиц к обменному поглощению катионов обусловлена их отрицательным зарядом. В почве имеются и положительно и отрицательно заряжен­ные коллоиды, но, как правило, в большинстве почв преобладают отрицательно заряженные частицы.
В естественном состоянии почвы всегда содержат определенное количество поглощенных катионов. В поглощенном состоянии в поч­вах могут быть катионы Саа+, Mg2+, Н +, Al3+, Na+, К +, NHJ" и др.
Эти катионы могут обмениваться на другие катионы, находящиеся в растворе.
Обмен катионами между раствором и почвенным поглощающим комплексом происходит в строго эквивалентных количествах.
Реакция обмена катионов протекает очень быстро. При внесении в почву легкорастворимых удобрений (КС1, NH4C1, NH4N 0 3 и др.) они сразу же вступают во взаимодействие с почвенным поглощающим комплексом, катионы их поглощаются почвой в обмен на катионы, ранее находившиеся в поглощенном состоянии.
Реакция обмена катионов обратима, так как поглощенный почвой
катион может быть снова вытеснен в раствор:
(ППК) Са + 2КС1 (ППК) £ +СаС12;

(ППК) Са + 2NH4C1 Z 2 (ППК) + СаС12.
В зависимости от концентрации раствора, его объема и природы обменивающихся катионов между катионами раствора и катионами почвенного поглощающего комплекса устанавливается некоторое
подвижное равновесие. При изменении состава почвенного раствора это равновесие смещается, в результате одни катионы переходят из раствора в поглощенное состояние, а другие — из поглощенного
состояния в почвенный раствор. При внесении минеральных удоб­рений, например КС1, концентрация почвенного раствора повы­шается, катионы удобрения вступают в обменную реакцию с катио­нами почвенного поглощающего комплекса и поглощаются почвой.
При усвоении какого-либо катиона растениями концентрация его в растворе уменьшается, что вызывает переход этого катиона из поглощенного состояния в раствор в обмен на другие катионы, со­держащиеся в почвенном растворе. Чем выше степень насыщенности поглощающего комплекса данным катионом, тем легче и быстрее он
вытесняется в раствор. Количество катионов, вытесняемых из погло­щенного состояния в раствор, возрастает с повышением концентрации раствора, а при одинаковой концентрации — с увеличением объема
раствора вытесняющей соли.
Разные катионы обладают неодинаковой способностью к погло­щению. Чем больше заряд (валентность) катиона и его атомная масса, тем сильнее он поглощается и труднее вытесняется из погло­щенного состояния другими катионами. Исключение из этого пра­вила составляют ионы Н +, которые имеют наименьшую атомную
массу, но обладают высокой энергией поглощения и способностью вытеснять другие катионы из ППК.

Емкость поглощения и состав поглощенных катионов у разных почв.

Разные почвы содержат неодинаковое количество способных
к обмену поглощенных катионов . Общее содержание
в почве всех обменнопоглощенных катионов называется емкостью
поглощения. Она выражается в миллиграмм-эквивалентах на 100 г
почвы. Например, если в 100 г почвы в поглощенном состоянии со­держится 200 мг Са, 24 мг Mg и 9 мг Nfl.b то емкость поглощения этой почвы будет 200/20+24/12+9/18= 12,5 м.-экв. на 100 г (20-эквивалентная масса кальция, 12 — магния, 18 — аммония).
Величина емкости поглощения характеризует поглотительную способность почв. Она зависит от механического и минералогиче­ского состава почвы и общего содержания в ней органического ве­щества. Почвы с малым количеством коллоидной фракции (песчаные и супесчаные) имеют невысокую емкость поглощения. Чем больше
в почве минеральных и органических коллоидных частиц, тем выше ее поглотительная способность. У глинистых и суглинистых почвемкость поглощения больше, чем у песчаных и супесчаных. Богатые перегноем черноземы отличаются значительно более высокой ем­костью поглощения (40—60 м.-экв. на 100 г), чем подзолистые почвы
и сероземы (10—15 м.-экв. на 100 г).
Невысокая емкость поглощения дерново-подзолистых почв обус­ловливается более низким содержанием перегноя и преобладанием в минеральной коллоидной фракции глинистых минералов типа као­линита, которые имеют малую поглотительную способность (5—15 м.-экв. на 100 г минерала). Черноземы не только богаче перегноем, но и в мелкодисперсной минеральной фракции этих почв больше минералов монтмориллонитовой группы, которые отличаются высокой поглотительной способностью (80—100 м.-экв. на 100 г минерала).
Поглотительная способность почвы оказывает большое влияние на превращение в ней минеральных удобрений, определяет степень подвижности их в почве.
На почвах с малой поглотительной способ­ностью (песчаных и супесчаных) при внесении легкорастворимых
удобрений возможно вымывание питательных веществ и излишнее повышение концентрации раствора, поэтому азотные и калийные удобрения на таких почвах лучше вносить небольшими дозами и незадолго до посева.
На почвах с высокой поглотительной способ­ностью вымывания питательных веществ и избыточного увеличения концентрации раствора не происходит.
Разные почвы отличаются не только по общей емкости поглоще­ния, но и но составу поглощенных катионов. В большинстве почв в со­ставе поглощенных катионов преобладает Са2+, второе место занимает
Mg2+ и в значительно меньших количествах находится К + и NH4+.
Сумма Са2+ и Mg2+ обычно составляет около 90% общего коли­чества обменнопоглощенных катионов. В кислых почвах (подзо­листых и красноземах) среди поглощенных катионов значитель­ную часть занимают Н+ и А13+, а в солонцовых почвах — Na+
Состав поглощенных катионов оказывает большое влияние на свойства почвы и условия роста растений. Кальций коагулирует органические и минеральные коллоиды. Поэтому преобладание в составе поглощенных катионов Са2+,например на черноземах, способствует поддержанию прочной структуры и обусловливает хо­рошие физические свойства почвы. Насыщение почвы натрием (у солонцовых почв) вызывает пептизацию коллоидов, что приводит к их
вымыванию, разрушению структурных агрегатов и ухудшению физи­ческих свойств почвы (плотное сложение, вязкость и т. д.). Кроме того, при наличии натрия в почвенном поглощающем комплексе про­исходит вытеснение его в раствор в обмен на другие катионы с обра­зованием соды, что вызывает щелочную реакцию раствора, неблаго­приятную для развития растений:
(ППК) ^ +Са(Н СО э)2 ^ (ППК)Са + 2NaHC03.
При большом содержании в почвенном поглощающем комплексе ионов водорода и алюминия они могут переходить в раствор при вза­имодействии с другими катионами и подкислять его:
К
(ППК) JJj + 4КС1 7 Г (ППК) £ + НС1 + А1С13.
К
Повышенная кислотность раствора и особенно высокое содержа­ние в нем алюминия оказывают вредное действие на растения.

[garri333]

Я люблю эксперименты, эти эксперименты я понимаю так: в водную вытяжку добавляются различные удобрения, и смотрится выпал осадок или нет.
Не совсем понял эту методику, например если выпал осадок после добавления кальциевой селитры, то это явно выпала соль кальция, может сульфат кальция(гипс), и какие из этого выводы?

,скорее всего завышен рН,азот перешёл в карбонатную форму и растению не доступен.

Как понимаю, не азот, а кальций.
По другим удобрениям тоже не понятно, например, не представляю, что выпадет в осадок от калиевой селитры.
Лучше это все с формулами.


Я делал эксперимент РН солевой вытяжки:

Попробовал сделать анализ на наличие обменной кислотности в домашних условиях, подручными средствами, анализ получился.

На 100 грамм воды добавляется приблизительно 6 грамм пищевой соли, перемешивается. Добавляется грамм 50 земли, перемешивается, и оставить на сутки, периодически нужно перемешивать.
Если в почве есть "обменная кислотность" то эта смесь станет кислотной.
Проверить или лакмусовой бумажкой: дать отстояться смеси, и верхней прозрачной водой намочить лакмусовую бумажку.
Или положить в смесь пол чайной ложки пищевой соды, и наблюдать, если пойдут пузырьки (у меня пошли где то через минуту), то в смеси есть кислота, и в почве есть обменная кислотность.
При наличии обменной кислотности нужно производить известкование почвы. Я предполагаю вносить 20 кг извести-пушонки на сотку.

viewtopic.php?p=105774#p105774

Формула:
ППК Н +Na Cl=ППК Na +Н Сl
или
ППК Al+Na Cl=ППК Na +Al Cl

[nod32]

garri333 писал(а):
Не совсем понял эту методику, например если выпал осадок после добавления кальциевой селитры, то это явно выпала соль кальция, может сульфат кальция(гипс), и какие из этого выводы?
Может быть и так .Ca(NO3)2+K2CO3(зола)=СаСО3↓+2KNO3
Как понял обменная кислотность это ионы Al и Fe и борятся с ней переводя их в нерастворимые соли PO4.
Без нормального анализа все эти эксперименты не очень достоверны.

[garri333]

Как понял обменная кислотность это ионы Al и Fe и борятся с ней переводя их в нерастворимые соли PO4.
.

Обменная кислотность, это когда при добавлении в почву нейтральной соли ( в официальном хим. анализе KCl), почва становится кислотной.
Формула:
ППК Н +К Cl=ППК К +Н Сl
или
ППК Al+К Cl=ППК К +Al Cl
Добавили в почву хлорид калия, а появилась соляная кислота или кислая соль-хлорид алюминия.
Железо это другая история.
Борются с обменной кислотностью внесением извести. Формула:
ППК 2Н +Са (ОН) 2=ППК Са +2Н2 О
После того,как известь превратится в известняк( карбонат кальция), реакция будет такая:
ППК 2Н +Са С О3=ППК Са +Н2 С О3
Но напрямую реакция известняка и комплекса ППК не пойдет, потому что они нерастворимы. Вначале какая ни будь кислота переведет кальций известняка в растворимое состояние, а потом кальций сменит водород в комплексе ППК.

РО4-это другая история.

[nod32]

П П К )^ + 4КС1 (ППК) £ + НС1 + А1С1,;
К
А1С13 + ЗНаО = ЗНС1 + А1(ОН),.
Кислотность, обусловленная ионами водоро

Комплексообразователь это хорошо, но зачем усложнять?
Вспоминаем школу
AlCl3 ↔ Al3+ + 3Cl—;
Al3+ + 3Cl— + HOH ↔ AlOH2+ + 3Cl— + H+;
AlCl3+ HOH ↔Al(OH)Сl2 + HCl.
Fe +3 ведет себя так же. Слабое основание сильная кислота. Прочитав https://ru-ecology.info/term/46948/и предложил простое решение. CaCO3 отлично поможет при кислой почве, но если рассматривать обменную как частный случай просто кислой то тоже поможет. Только интересно зачем надо это деление?

[garri333]

Только интересно зачем надо это деление?

Вы привели формулы из моего репорта, они не редактированы, это копия с PDF файла, распознавание текста там сложное. В редактированном виде они выглядят так:

В растворе об­разуется соляная кислота и хлористый алюминий — гидролитически
кислая соль:
(ППК)H+(ППК)Al + 4КС1= (ППК) 4K + НСl + А1Сl3;
А1С13 + ЗН2О = ЗНС1 + А1(ОН)3
Кислотность, обусловленная ионами водорода и алюминия, нахо­дящимися в поглощенном состоянии и способными вытесняться в рас­твор при действии на почву какой-либо нейтральной соли, называется
о б м е н н о й к и с л о т н о с т ь ю .

Отсюда: viewtopic.php?p=109864#p109864
Вы, по моему недооцениваете влияние почвенно поглотительного комплекса (ППК).
Соли калия растворимы в воде и легко вымоются, ППК удерживает калий от вымывания.
Так же и натрий , аллюминий, и даже аммоний ( то есть ППК даже азот удерживает).
Относительно легко доступен для растений. Я представляю так: из раствора кальций растение берет очень легко, просто пьет раствор. Из ППК -относительно легко,нужно дотянуться корнями, и взять. А из нерастворимого известняка уже сложно, растение сначала растворяет известняк, а потом ест.
От обычной кислотности избавиться легко, пролить водой , и все, от обменной так не избавиться.

[garri333]

Как понял обменная кислотность это ионы Al и Fe и борятся с ней переводя их в нерастворимые соли PO4.

Алюминий и железо и без фосфора легко вымоются из почвы, или перейдут в нерастворимое состояние, важнее выбить их из ППК, заменить на более полезные для растений -кальций, магний , калий.

[nod32]

Алюминий и железо и без фосфора легко вымоются из почвы, или перейдут в нерастворимое состояние, важнее выбить их из ППК, заменить на более полезные для растений -кальций, магний , калий.
Глина состоит из:

Каолинит (Al2O3·2SiO2·2H2O)
Андалузит, дистен и силлиманит (Al2O3·SiO2)
Галлуазит (Al2O3·SiO2·H2O)
Гидраргиллит (Al2O3·3H2O)
Диаспор (Al2O3·H2O)
Корунд (Al2O3)
Монотермит (0,2[K2MgCa]O·Al2O3·2SiO2·1,5H2O)
Монтмориллонит (MgO·Al2O3·3SiO2·1,5H2O)
Мусковит (K2O·Al2O3·6SiO2·2H2O)
Накрит (Al2O3·SiO2·2H2O)
Пирофиллит (Al2O3·4SiO2·H2O)
Поэтому вымыть Al из грунта ИМХО не просто.

[garri333]

Алюминий и железо и без фосфора легко вымоются из почвы, или перейдут в нерастворимое состояние, важнее выбить их из ППК, заменить на более полезные для растений -кальций, магний , калий.

Глина состоит из:

Каолинит (Al2O3·2SiO2·2H2O)
Андалузит, дистен и силлиманит (Al2O3·SiO2)
Галлуазит (Al2O3·SiO2·H2O)
Гидраргиллит (Al2O3·3H2O)
Диаспор (Al2O3·H2O)
Корунд (Al2O3)
Монотермит (0,2[K2MgCa]O·Al2O3·2SiO2·1,5H2O)
Монтмориллонит (MgO·Al2O3·3SiO2·1,5H2O)
Мусковит (K2O·Al2O3·6SiO2·2H2O)
Накрит (Al2O3·SiO2·2H2O)
Пирофиллит (Al2O3·4SiO2·H2O)
Поэтому вымыть Al из грунта ИМХО не просто.

Как понимаю, все эти вещества нерастворимы в воде, поэтому растениям не очень то и мешают. Но при соединении с кислотой разлагаются до растворимых в воде форм.
При разложении органики, образуются кислоты, и дожди кислотные идут ( про щелочные дожди ни разу не слышал).
Кислоты найдут как нейтрализоваться, и что ни будь да окислят. И лучше для почвы и растений, что бы кислота нейтрализовалась известью, а то нарастворяет всяких алюминиев из вашего списка, или железо или натрий, которые нежелательны в больших количествах для почвы.

Наверняка почвы и глины везде разные, но этот список интересный.

[nod32]

что бы кислота нейтрализовалась известью

это бы было неплохо если забыть о амфотерности Al.