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.