Чем обусловлены кислотность и щелочность почв

Кислотность как фактор, влияющий на плодородие почвы

Кислотность почвы – важный агрохимический параметр, характеризующий пригодность субстрата для выращивания тех или иных культур. Начинающие огородники часто совершают ошибку – регулируют рН на всем участке, в то время, когда нужно создавать оптимальные условия для каждого растения индивидуально. Рассмотрим связь уровня кислотности с плодородием почвы и урожайностью культур.

Независимо от уровня кислотности почвы, вся планета покрыта растительностью – каждому свое

Кислотность и показатели рН почвы

Кислотность или ph почвы – биохимический показатель, который характеризует ее способность проявлять (нейтрализовать) свойства кислот. В процессе обмена ионов водорода с почвенными минералами и органическими веществами в плодородном слое образуются кислоты и основания (щелочи). РН указывает на их баланс в почвенном растворе, обозначают его числами от 1 до 14. Чем ниже числовое обозначение pH, тем кислее среда. От чего зависит кислотность почвы?

Определяющий фактор – изначальный материал, из которого сформированы почвы: на песчанике, граните – более кислые, на известняке – щелочные.

Постепенное повышение кислотности происходит в регионах с частыми обильными осадками. Влага, накапливаясь в почве, вымывает минералы и соли из корнеобитаемого слоя.

Причиной выщелачивания может быть интенсивный полив водой с низким показателем рН (кислой).

Подкисление происходит при чрезмерном внесении в землю растительных остатков, органических и минеральных удобрений.

Увеличению кислотности способствует плохая воздухопроницаемость грунта. Если органика разлагается без доступа кислорода, освобождаемые в результате химической реакции органические кислоты и углекислый газ остаются в почве.

Интересно! В РФ примерно треть сельскохозяйственных земель – кислые и требуют регулярного известкования. Это большая часть дерново-подзолистых, дерновых и серых лесных почв средней полосы и Сибири. В Западной Европе таких земель почти 60 %.

Рассмотрим оптимальные показатели кислотности почвы для растений, а ниже в таблице конкретизируем их в разрезе садовых и огородных культур.

Наиболее приемлемый для большинства культурных растений уровень кислотности находится в диапазоне от 5,5 до 7,5 – это слабокислые (5–6), нейтральные (6,5–7) и слабощелочные(7–8) почвы. РН ниже 5 означает средне и сильнокислую реакцию, выше 8 – щелочную. Кислотно-щелочной баланс выше 9 говорит о том, что перед нами солонцово-карбонатные почвы или даже солончаки.

Оптимальный диапазон кислотности для распространенных садово-огородных культур

Источник

Понятие о кислотности и щелочности почвы

Реакция почвенного раствора в различных почвах колеблется от РН 3,5 до 8-9 и выше. Наиболее кислую реакцию имеют болотные почвы верховых торфяников. Кислой реакцией почвенного раствора характеризуются подзолистые и дерново-подзолистые почвы, а также красноземы (РН 4-6). Черноземы имеют реакцию близкую к нейтральной. Наиболее щелочная реакция у солончаков, особенно содовых (РН-8-9 и выше).

Сельскохозяйственные растения предъявляют разные требования к реакции почвы. Наиболее благоприятная слабокислая и слабощелочная реакция. С реакцией почвенного раствора тесно связана жизнедеятельность почвенной микрофлоры. В кислой среде преобладает грибная микрофлора, в нейтральной или слабощелочной – бактериальная.

С реакцией почвенного раствора связаны процессы превращения компонентов минеральной и органической частей почв, растворение веществ, образование осадков, миграция и аккумуляция веществ в почвенном профиле. Кислая среда является следствием развития в почве кислотности, щелочная реакция – следствие щелочности почвы.

Актуальная кислотность обусловлена концентрацией свободных ионов Н + и характеризует кислотность почвенного раствора. Потенциальная кислотность характерна для твердой фазы почвы. Между актуальной и потенциальной кислотностью в почве сохраняется подвижное равновесие

Н + _тф Н + _п.р, но доминирующее значение во всех почвах имеет кислотность твердой фазы почвы.

AlCl₃+3H₂O Al (OH)₃ + 3HCl

В зависимости от характера вытеснения Н+ и Al +++ различают 2 формы потенциальной кислотности: обменную и гидролитическую.

Обменная кислотность проявляется при взаимодействии почвы с растворами нейтральных солей, которые образуются при соединении сильных оснований с сильными кислотами (KCl, BaCl₂, NaCl и т.п.)

Са ++

Н + Са ++

Mg ++ 4K + подкисляют раствор

Гидролитическая кислотность проявляется при обработке почвы растворами гидролитически щелочных солей, т.е. солей, образовавшихся в результате реакции между сильным основанием и слабой кислотой (CH₃COONa, (CH₃COO)₂Ca и т. д.).

Гидролитическая кислотность обычно больше обменной. Она может рассматриваться как суммарная кислотность почвы, состоящая из актуальной и потенциальной кислотности. Кислотность выражается в миллиграмм – эквивалентах (м-экв) на 100г почвы.

Для устранения кислотности почв проводят известкование.При определении степени нуждаемости почвы в известковании следует учитывать насыщенность почвы основаниями (таблица 2), а также ее гранулометрический состав и набор культур в севообороте.

Дозу извести чаще всего рассчитывают по величине гидролитической кислотности. Для этого гидролитическую кислотность умножают на коэффициент 1,5; полученная величина означает дозу (в т/га), которая должна быть внесена в почву для доведения ее реакции до слабокислой

Если для известкования используют не чистый СаСО₃, то проводят перерасчет на содержание СаСО₃ в применяемом известковом материале, а для MgСО₃, СаО и Са(ОН)₂ пользуются соответственно коэффициентами 0,84;0,56 и 0,74. Можно также пользоваться дозами извести, предлагаемыми справочниками по удобрениям для отдельных почвенных разновидностей с учетом рН солевой вытяжки. На легких почвах с низкой буферностью полную дозу извести, рассчитанную по гидролитической кислотности, обычно уменьшают на 25-30%. Для отдельных культур (лен, картофель) дозу извести можно снизить на 50%. При расчете доз известкования освоенных торфяников необходимо иметь в виду значительно меньший объемный вес их по сравнению с минеральными почвами

Потенциальная щелочность обнаруживается у почв, содержащих поглощенный Na.

Na + H +

ППК Na + + H₂CO₃ ППК H + + Na₂CO₃

Na + H +

Щелочность почвы устраняют гипсованием- традиционный способ ее нейтрализации. Дозу гипса для замены натрия на кальций в ППК вычисляют по формуле:

где, Х – доза гипса в т/га;

0,086 – миллиэквиваленты гипса, в г;

Na – содержание обменного натрия, в м-экв. на 100г почвы;

Н- мощность пахотного слоя, в см;

С изменением реакции среды тесно связано важное свойство почв – их буферность, т.е. буферная способность.

Буферностью называют способность почвы противостоять изменению реакции почвенного раствора. Буферная способность различных почв неодинакова. Почвы, богатые карбонатами (черноземы, каштановые), хорошо противостоят смещению реакции в кислую сторону, тогда как почвы, обедненные основаниями (подзолы, красноземы), имеют высокую буферность при изменении реакции в щелочную сторону. Особенно низка буферность песчаных и супесчаных почв, а также содержащих мало органического вещества.

Благодаря этому замечательному свойству почвы (буферности) возможно применение хорошо растворимых солей в качестве минеральных удобрений, в противном случае в зонах вокруг гранул удобрений создавались бы губительные для растений концентрации солей.

Контрольные вопросы:

1 Происхождение, состав и основные свойства почвенных коллоидов?

2. Что такое ацидоиды, базоиды и амфолитоиды? Дайте им характеристику.

3. Охарактеризуйте процессы коагуляции и пептизации коллоидов?

4. Как Вы понимаете поглотительную способность почвы, от чего она зависит?

5.Назовите закономерности обменного поглощения катионов и анионов в почве.

6. Назовите состав обменных катионов в основных типах почв.

7. Какова роль поглотительной способности в плодородии почв?

8. Что называется емкостью поглощения почв, от чего она зависит, в каких пределах колеблется?

9. Каковы происхождение и виды почвенной кислотности и щелочности?

Источник

Сельское хозяйство | UniversityAgro.ru

Агрономия, земледелие, сельское хозяйство

Популярные статьи

Приложения для Android

Кислотность почвы

Кислотность почвы — свойство почвы, обусловленное наличием ионов водорода в почвенном растворе и обменных ионов водорода и алюминия в поглощающем комплексе почвы.

Интервал pH 5,5-7 соответствует наиболее агрономически благоприятной структуре почвы, высокому качеству гумуса и оптимальному водному режиму.

Реакция среды почвенного раствора

Реакция среды почвенного раствора — соотношение концентрации Н + и OH — ионов почвенного раствора, выраженное в виде pH водной или солевой вытяжки. Удобрения, как правило, изменяют реакцию почвенного раствора.

Реакция почвы оказывает влияние на питательный режим почв, рост, развитие и урожайность растений, деятельность микроорганизмов почвы, трансформацию форм питательных элементов удобрений и почвы, агрофизические, агрохимические, физико-химические и биологические свойства почв. Удобрения и мелиоранты позволяют регулировать реакцию почв в желаемую для возделываемых культур сторону.

По реакции среды (рН) почвы деляться на:

Реакция почвенных растворов может колебаться в широких пределах от pH = 3-3,5, характерная для сфагновых торфов и лесных подстилок сфагновых лесов до pH = 10-11 у солонцов.

Для большинства возделываемых сельскохозяйственных культур благоприятны почвы с нейтральной или близкой к нейтральной реакцией, однако значительные площади сельскохозяйственных угодий характеризуются неблагоприятной реакцией.

Источник

Кислотность и щелочность почв.

Реакция почвы обусловлена наличием и соотношением в почвенном растворе водородных (Н + ) и гидроксильных (ОН – ) ионов и измеряется величиной рН.

рН – отрицательным логарифмом активности водородных ионов в растворе (–lg а_Н + ).

В почвенных растворах и вытяжках из почв чаще всего определяют не концентрацию того или иного иона, а их активность.

Это связано с рядом обстоятельств. Ионы и молекулы в растворе взаимодействуют друг с другом и проявляют свои свойства так, как будто концентрация их меньше, чем в действительности. Это явление получило название эффекта Вигнера, или суспензионного эффекта.

В общем случае величина активности зависит от концентрации электролита. Эту зависимость выражают формулой

где а – активность; С – концентрация; j – коэффициент активности.

Коэффициенты активности ионов не зависят от состава электролита и определяются только зарядом и размером ионов.

Активность определяют в единицах концентрации.

Почвы могут иметь нейтральную (рН 7), кислую (рН 7) реакцию.

Кислотность почв.

Под кислотностью почвы понимается ее способность подкислять воду и растворы нейтральных солей. Различают актуальную и потенциальную кислотность.

Актуальнаякислотность почвы обусловлена наличием свободных водородных ионов (протонов) в почвенном растворе.

Потенциальная кислотность, или кислотность твердой фазы почвы обусловлена наличием ионов Н + и Al 3+ в ППК. В зависимости от характера взаимодействующего с почвой раствора различают две ее формы – обменную и гидролитическую.

Обменная кислотность обозначается символом Н + и проявляется при обработке почвы раствором нейтральной соли (1 н. KCl, рН 6,5).

[ППК 8– ] Mg 2+ + 4KCl [ППК 8– ] Mg 2+ + HCl + AlCl₃.

AlCl₃ + 3H₂O Al(OH)₃ + 3HCl.

При обработке почвы раствором нейтральной соли из ППК вытесняются не все поглощенные ионы водорода и алюминия. Более полно проявляется потенциальная кислотность при обработке почвы раствором гидролитически щелочной соли, например, уксуснокислого натрия (1 н. СН₃СООNa, рН 8,2):

[ППК – ] H + + CH₃COONa [ППК – ] Na + + CH₃COOH,

[ППК 3– ] Al 3+ + 3CH₃COONa [ППК 3– ] 3Na + + (CH₃COO)₃Al,

(CH₃COO)₃Al + 3H₂O Al(OH)₃ + 3CH₃COOH.

Количество образующейся уксусной кислоты характеризует гидролитическую кислотность,обозначаемую символом Н_г.

Гидролитическая кислотность в большинстве почв (за исключением красноземов и желтоземов) выше обменной.

Щелочность почв. Различают актуальную и потенциальную щелочность почв. Актуальная щелочность обусловлена наличием в поч-венном растворе гидролитически щелочных солей (Na₂CO₃, NaHCO₃, Ca(HCO₃)₂), при диссоциации которых образуется значительное количество гидроксильных ионов (ОН – ):

Потенциальная щелочность обнаруживается у почв, содержащих поглощенный (обменный) натрий. При взаимодействии такой почвы с угольной кислотой, находящейся в почвенном растворе, происходит реакция замещения, результатами которой являются накопление соды и подщелачивание раствора:

[ППК 2– ] 2Na + + H₂CO₃ [ППК 2– ] 2H + + Na₂CO₃.

Щелочность почвенного раствора характеризуется в миллиграмм-эквивалентах кислоты, необходимой для нейтрализации гидроксильных ионов раствора, обусловленных ионами НСО₃ – (щелочность бикарбонатов), СО₃ 2– (щелочность нормальных карбонатов) или их суммой (общая щелочность).

Величину щелочности также выражают показателем рН почвенного раствора или водной вытяжки, выделяя слабощелочную

(рН = 7,2–7,5), щелочную (рН = 7,6–8,5) и сильнощелочную (рН > 8,5) реакции.

Щелочность является крайне неблагоприятным свойством, так как она тормозит рост и развитие растений и микроорганизмов, резко ухудшает физические свойства почв.

Избыточную щелочность устраняют путем внесения гипса, нитратов кальция, материалов, содержащих гипс, серную кислоту, сульфат железа, пиритовые огарки или серу:

[ППК 2– ] 2Na + + CaSO₄ [ППК 2– ] Ca 2+ + Na₂SO₄.

Норму гипса определяют в зависимости от содержания в почве обменного натрия.

Доля участия в ППК поглощенных водорода и алюминия определяет степень насыщенности почв основаниями, обозначаемую символом V (в %):

где S – сумма поглощенных оснований (м-экв/100 г); Н_г – гидролитическая кислотность (м-экв/100 г); ЕКО – емкость катионного обмена (м-экв/100 г).

Почвы, имеющие степень насыщенности основаниями меньше 50%, обладают неблагоприятными свойствами и нуждаются в известковании, при котором происходит замещение поглощенного водорода на кальций. При внесении извести СаСО₃ при наличии избытка углекислоты переходит в растворимый Са(НСО₃)₂, который взаимодействует с почвой по следующей схеме:

Дозу извести рассчитывают по величине гидролитической кислотности почвы, но допускается и расчет по обменной кислотности, показателем которой служит рН солевой суспензии.

Буферность почв. Благодаря поглотительной способности, почвы обладают уникальным свойством – буферностью: способностью почвы противостоять изменению реакции почвенного раствора.

Различают буферность против кислотных и буферность против щелочных агентов. Буферные свойства почв связаны с поглощением и вытеснением ионов ППК, нейтрализацией и выпадением в осадок образующихся соединений.

Буферность зависит от химического, минералогического и гранулометрического составов (содержание гумуса, глинистых минералов), состава поглощенных катионов, ЕКО и свойств почвенного раствора. Наибольшей буферностью характеризуются тяжелые хорошо гумусированные почвы с высокой емкостью катионного обмена.

Почвы, насыщенные основаниями – V > 80% (черноземы, каштановые), обладают высокой буферностью против подкисления:

[ППК 4– ] Mg 2+ + 2H₂CO₃ [ППК 4– ] 4H + + CaCO₃ + MgCO₃.

Буферная способность является одним из элементов почвенного плодородия, так как позволяет сохранять благоприятные для растений и микроорганизмов свойства почв.

Для увеличения буферности почв следует повышать ЕКО путем внесения органических удобрений или проведения мелиоративных мероприятий (глинование легких по гранулометрическому составу почв).

Источник

Научная электронная библиотека

11. Природа почвенной кислотности и щелочности

Реакция среды имеет существенное значение для направления почвенных процессов, зависит от типа почв, количества осадков, ее измеряют величиной рН. Изменение реакции среды – лимитирующий фактор процессов почвообразования.

Кислотность почв – способность почв нейтрализовать растворы с щелочной реакцией и подкислять воду и растворы нейтральных солей (Роде, 1975).

Актуальная кислотность (активная) – кислотность почвенного раствора, суспензии или водной вытяжки почв, обусловленная наличием водорода, концентрация ионов Н+ растворе в г-экв (моль) на 1 литр, выраженная рН. Условия жизни оптимальны при рН от 2,5–3 до 10–10,5.

Потенциальная кислотность (пассивная) – кислотность твердой фазы почвы, обусловлена катионами водорода, находящимися в поглощенном состоянии или появляющимися в результате гидролиза. Ее подразделяют на обменную и гидролитическую.

Обменная потенциальная кислотность – обусловлена наличием в почвенно-поглощающем комплексе ионов водорода и алюминия, способных к замещению, проявляется при взаимодействии с почвой электронейтральных солей, например, КСI. При взаимодействии почв с нейтральной солью не все протоны переходят в раствор, в системе устанавливается динамическое равновесие:

ПК]Н + КСI → ППК]К +НСI

Гидролитическая потенциальная кислотность – обусловлена наличием в почвенно поглощающем комплексе ионов водорода, способных к замещению:

ППК]Н + СН3СОО Nа → ППК]Nа + СН3СООН

Щелочность – способность почвы проявлять свойство оснований. Создается за счет солей слабых кислот, образующих при гидролизе слабо диссоциирующие молекулы.

Nа2CO3 + Н2O→ 2Na + 2ОН +Н2СО3

А. А. Роде (1975) выделяет щелочность карбонатную, бескарбонатную и общую (наличие в водной вытяжке соответственно карбонат и бикарбонат ионов отдельно и в совокупности).

Актуальная щелочность обусловливает присутствие в почве карбонатов и бикарбонатов кальция, магния, натрия, которые увеличивают рН.

Потенциальная щелочность характерна для солонцеватых почв, содержащих обменный натрий:

ППК]2Nа + Н2СО3→ ППК]2Н + Nа2СО3

Для ее устранения используют гипсование, серную кислоту, железный купорос. Гипсование – вытеснение натрия. Сульфаты удаляют промывками

ППК]2Nа + СаSO4 → ППК]Са + Na2SO4

Буферность – способность почвы противостоять изменению реакции среды.

Экологическое значение кислотности и щелочности почв (по Валькову и др., 2006)

Резко кислая, рН 4–5. Часто во влажном климате, у сильноподзолистых и болотных почв, желтоземно- и красноземно-под-золистых. Почвы сильно промыты от извести, калия, бора, серы, цинка, кобальта, йода. Возможно разрушение немногочисленной органики, ухудшение физических свойств.

Сильнокислая, рН 5–5,5. Почвы влажного климата (подзолистые, дерново-подзолистые, бурые лесные ненасыщенные, желтоземы и красноземы). Понижена микробиологическая деятельность, активизирована грибная. При суглинистом и глинистом составе характерна склонность к уплотнению.

Слабокислая, рН 6–6,5. Почвы влажного климата (выщелоченные черноземы, серые и бурые лесные, насыщенные желтоземы и красноземы). Фосфат в доступном состоянии, токсичность алюминия и марганца понижена или ее нет. Дефицит серы, кальция, калия, бора, кобальта. Доля йода невысокая. Склонность к уплотнению, повышенный уровень жизнедеятельности микроорганизмов и нитрификационной активности.

Нейтральная, рН 6,5–7,5. Типична для черноземов. Благоприятные физические условия, прекрасная оструктуренность, интенсивная микробиологическая деятельность, оптимальные условия фосфорного, азотного минерального питания, высокое плодородие.

Слабощелочная, рН 7,5–8,5 (8,7). Характерна для южных черноземов, карбонатных и автоморфных почв сухих и полупустынных степей. Фосфаты, железо, цинк и марганец могут быть в дефиците. Физические свойства – от отличных (карбонатные черноземы) до неудовлетворительных (солонцеватые почвы). Микробиологическая деятельность, нитрификационная способность, условия азотного питания, доступность многих зольных элементов хорошие.

Сильнощелочные, рН 8.5-10. Повышение рН характерно для материнских пород многих черноземов и каштановых почв.

Резкощелочные, рН 10–12. Проявляется локально в аридном климате. Это могут быть солонцы, содовые солончаки. Доступность фосфора понижена, железо и марганец в дефиците, возможен избыток бора. Неблагоприятные физические условия, обесструктуренность, подавлена деятельность микроорганизмов.

Источник