обменная поглотительная способность почв
При анализе поглотительной способности почв, ее отдельных генетических горизонтов, компонентов почвы, материнских пород и других исследователь и практик сталкивается с широким разнообразием величины емкости катионного обмена.
Это разнообразие можно сгруппировать следующим образом, как представлено в табл. 4.9.Таблица 4.9
Уровень поглотительной способности
| ЕКО, м.-экв на 100 г | Объекты наблюдения |
| 3-5 | Крайне низкая поглотительная способность, наблюдаемая в сильно элювииро- ванных горизонтах подзолов, почти целиком состоящих из кремнезема и кварца |
| 5-10 | Очень низкие величины. Это пески полевошпатовые, песчаные и супесчаные почвы, карбонатные лессы с преобладанием в гранулометрическом составе пылеватых фракций, малогумусные сероземы |
| 10-15 | Низкая поглотительная способность, типичная для почв легкого суглинистого состава и также для почв и кор выветривания с обилием свободных окислов железа и алюминия, характерных для влажных тропиков и субтропиков, глины и суглинки без смектитовых минералов |
| 15-25 | Средняя величина ЕКО. Наблюдается, как правило, в почвах с промывным водным режимом и не высоким содержанием гумуса (серые и бурые лесные почвы) |
| 25-35 | Поглотительная способность выше средней. Это характерно для гумусовых горизонтов сухостепных и полупустынных почв, лессовидных, покровных и других глин и суглинков с относительно равномерным сочетанием смектитовых минералов, гидрослюд, каолинита |
| ЕКО, м.-экв на 100 г | Объекты наблюдения |
| 35-45 | Высокая поглотительная способность, характерная для большинства черноземов, слитоземов, глин различного происхождения, обогащенных смекти- товыми минералами (монтмориллонит, бейделит и др.), слитогенетических и иллювиально-глинистых горизонтов |
| 45-60 | Очень высокая емкость катионного обмена. Это среднегумусные и тучные черноземы, гумусово-аккумулятивные дерновые горизонты почв различного происхождения |
| Более 60 | Крайне высокая поглотительная способность. Типична только для отдельных компонентов почвенной массы: гумусовые вещества, смектитовые минералы, вермикулит и т. д. |
Отдельные поглощенные катионы неравнозначны по результативной сущности в многообразных явлениях природы почв. Об экологической значимости отдельных обменных катионов дает представление следующая обобщенная сводка (табл. 4.10).
Таблица 4.10
генетическая и экологическая результативность обменных катионов
| Катионы | Экологическая значимость катионов |
| Ca2+ | Кальций по праву считается катионом-хранителем плодородия в связи с его многогранной значимостью. Он присутствует во всех без исключения почвах, но в разных количествах и в разных соотношениях с другими катионами. Оптимум его содержания - 80-90 % от ЕКО. Это величина, характерная для типичных черноземов. Присутствие Ca2+ в таких количествах обеспечивает 99,9 % коагуляцию коллоидных систем и, следовательно, создается необходимая предпосылка для высокого структуроообразова- ния при активной деятельности корневых систем травянистой растительности и достаточного содержания гумусовых веществ. Однако повышенные количества в почвах интенсивно набухающих глинистых минералов типа монтмориллонита провоцируют слитогенетические явления, противоположные зернистому и комковатому структурообразованию даже при оптимальном содержании ионов Ca2+. Ca2+ способен к ионообменному поглощению корнями растений. Однако этот способ питания растений, как правило, не принимается во внимание, т. к. кальций всегда присутствует в почвенных растворах и не является в биосфере дефицитным |
| Mg2+ | Магний всегда сопровождает Ca'+ Типичное соотношение Са:Мд = 5:1. В таких количествах его действие аналогично действию Ca2+. Экологическая дисгармония почвенной среды может возникать в щелочных почвах при повышении количества магния в ППК за счет снижения содержания Ca2+, т. е. при изменении соотношения Са : Мд в сторону магния. В этом случае сам Мд2+ вызывает повышение щелочности в связи с присутствием в почвенной среде карбонатов и бикарбонатов магния, что, например, наблюдается в лессовидных глинах и суглинках Предкавказья, где щелочность может достигать рН 8,6 - 9,1. Присутствие магния в ППК поддерживает свойства солонцева- тости почв и даже приводит в отдельных случаях к образованию особых почв - магниевых солонцов |
| K+ | В питании растений - основной источник доступного калия. Отмечена тенденция необменного поглощения калия из слоя компенсирующих противоионов в кристаллическую решетку минералов |
| Катионы | Экологическая значимость катионов |
| Na+ | Натрий в количествах менее 3 % от ЕКО - необходимый компонент оптимального для биоценозов функционирования почвенной системы. В этом случае элемент обеспечивает дисперсность коллоидов на уровне около 0,1 %, что важно для подвижности, динамичности и первоочередной резервности для минерализации гумусовых веществ и обеспечения почвенных растворов биологически необходимыми компонентами. Однако следует признать, что эта роль Na+ в почвоведении и агрохимии изучена недостаточно. Na+ как обменный катион является активным пептизатором коллоидов при концентрации его в почвенном растворе ниже порога коагуляции. При этом в состояние золя переходят все коллоидные системы, почва приобретает свойства солонцеватости, становясь текучей, бесструктурной, в растворах появляются щелочные соли, рН может достигать 9,5 - 10,0. Образуются особые почвы - солонцы. Изучение солонцеватости почв и солонцов - особый раздел почвоведения |
| H+ | Обменный водород - источник почвенной кислотности. Его присутствие фиксируется всегда в бескарбонатных почвах, т. е. в почвах не содержащих СаСО3. В нейтральных почвах при рН от 6,5 до 7,2 H+ присутствует в ППК в количествах менее 5 % от ЕКО. В этих условиях обменный H+ экологически нейтрален. В количествах более 5 % от емкости обмена начинают проявляться кислотные свойства почв тем в большей степени, чем выше количество водородного иона в коллоидно-поглощенном состоянии. Максимум кислотности почвенной среды наступает, когда среди обменных катионов водорода становится более 40-50 %, рН почвы при этом становится кислой и сильнокислой (рН 3-5). Максимальное количество водорода в ППК может достигать 80 % от ЕКО |
| Al3+ | Алюминий в обменном состоянии - интенсивный коагулятор коллоидов. Является объектом пристального внимания в кислых почвах. При переходе в почвенный раствор образует гидролитически кислые соли, способствующие повышенной пептизации Al3+ в почвенной среде, поэтому учитывается при определении кислотности почв наравне с ионом водорода. Al3+ изучается как физиологически токсичный катион |
| Fe3+ | Интенсивный коагулятор коллоидов, как и алюминий во влажных тропических почвах. Участвует в создании структурных микроагрегатов, придающих ферраллитным почвам эффект опесчаненности почвенной массы. Обычно такие почвы рассматриваются как псевдопесчаные. Ожелезненные почвы малопластичны, не набухают, склонны к образованию латеритов |
| NH4+ | Ион аммония - единственная возможная аккумуляция доступного растениям азота. Поглощается коллоидами в процессах аммонификации. Легко используется корневыми системами растений. Не накапливается в количествах, превышающих 3 % от ЕКО. Физическая и физико-химическая значимость не изучена. Аммонийный азот, в том числе в обменном состоянии, - особый предмет агрохимических исследований |
4.3.