Показатели, оценивающие поглотительную способность почв

Количественно поглотительную способность почвы характеризуют следующие показатели:

Емкость катионного обмена (ЕКО, мг•экв на 100 г почвы) – общее количество катионов, удерживаемых почвой в обменном состоянии и способных к замещению на катионы раствора, взаимодействующего с почвой; выражают в мг*экв на 100 г почвы. Величина ЕКО зависит от гранулометрического и минералогического составов почвы, содержания и качественного состава органического вещества, реакции среды.

ЕКО = сумма всех катионов способных к обмену (S), в т.ч. водорода и алюминия (Нг);

ЕКО = S + Нг

Вклад того или иного компонента в ЕКО почвы зависит от его содержания и характера взаимодействия с другими веществами. Часто это взаимодействие сопровождается снижением величины ЕКО, свойственной индивидуальным компонентам. Например, ЕКО гумуса почвы в целом намного меньше, чем собственно гуминовых или фульвокислот. Это связано с тем, что часть функциональных групп гумусовых веществ взаимодействует с поверхностью глинистых минералов и не принимает участия в реакциях обмена.

Тесная взаимосвязь наблюдается между ЕКО и размером почвенных частиц. Крупные фракции механических элементов, состоящие в основном из первичных минералов, практически не участвуют в обменных реакциях. С уменьшением размера механических элементов и увеличением в их составе количества глинистых минералов ЕКО существенно возрастает. В то же время необходимо учитывать, что тонкодисперсные частицы, особенно в гумусовых горизонтах, всегда обогащены органическим веществом, имеющим высокую ЕКО.

На величину ЕКО почвы существенно влияет реакция среды. С увеличением pH возрастает ионизация функциональных групп глинистых минералов, в реакции обмена помимо карбоксильных групп гумусовых веществ дополнительно включаются их спиртовые и фенольные гидроксилы. В щелочной среде происходит перезарядка амфотерных коллоидов, и они приобретают способность к обменному поглощению катионов. Все это способствует увеличению ЕКО почвы по мере возрастания pH.

В зависимости от типа почвы емкость катионного обмена может варьировать в следующих пределах (табл. 8).

Таблица 8. Емкость катионного обмена в почвах

Уровень поглотительной способности можно оценить по следующей шкале (табл. 9):

Таблица 9. Оценка уровня поглотительной способности почв

Сумма обменных оснований (S, мг•экв на 100 г почвы) – суммарное содержание обменных оснований (преимущественно Ca²⁺ и Mg²⁺) в некарбонатных незасоленных, преимущественно кислых почвах, вытесненных ионом водорода соляной кислоты. Ионы H⁺ и Al³⁺ не учитываются (не суммируются).

Исходя из этого, все почвы разделяют на две большие группы:

1. почвы, насыщенные основаниями

2. почвы не насыщенные основаниями

Первые не содержат в ППК ионы H⁺ и Al³⁺. Обменные катионы в них представлены только обменными основаниями Ca²⁺, Mg²⁺, K⁺, NH₄⁺, Na⁺, количество которых соответствует реальной емкости обмена. Вторые всегда содержат некоторое количество обменных H⁺ и Al³⁺, поэтому сумма обменных оснований у них меньше ЕКО.

Степень насыщенности почв основаниями (V, %) – доля суммы обменных оснований от емкости катионного обмена, выраженная в процентах.

V = (S/ЕКО) ×100, %,

по другому можно записать V = S / (S + Нг) ×100, %

Сорбционная способность почвы – максимальное количество вещества, которое может быть сорбировано почвой. Как сорбент почва полифункциональна, поэтому ее сорбционная емкость по отношению к различным веществам неодинакова. Например, Zn²⁺ может поглощаться обменным и необменным путем, а также за счет комплексообразовательной и осадочной сорбции, Na⁺ – преимущественно обменно, K⁺ – по обменному и необменному типу. В связи с этим сорбционная емкость поглощения разных веществ одной и той же почвой существенно варьирует.

Буферность почв

Под буферностью почвы понимают ее способность как полифункциональной системы противостоять изменению концентрации почвенного раствора, особенно ее щелочно-кислотного и окислительно-восстановительного состояния.

Буферные свойства почвы связаны с процессами физико-химического (обменного) поглощения ионов, перехода различных соединений в ионные и молекулярные формы, с нейтрализацией и выпадением в осадок вновь образующихся соединений. В основном буферность почвы определяется качеством ее твердой фазы, однако, механизм работы буферных систем почвы весьма разнообразен и может обходиться без вовлечения элементов твердой фазы.

Изменение концентрации почвенного раствора проявляется при внесении в почву в виде удобрений водорастворимых солей, которые локально могут создавать токсичные для растений концентрации. Благодаря буферности почв это отрицательное свойство высоких концентраций блокируется. В целом, чем большей емкостью поглощения обладает почва, тем выше ее буферная способность. Наименьшая буферность свойственна песчаным почвам и пескам.

Величина буферности почв зависит от содержания почвенных коллоидов (чем больше коллоидов, тем выше буферность), их качества (чем больше гумусовых веществ, глин группы монтмориллонита, минеральных коллоидов с широким отношением кремнезема к глинозему, тем буферность выше), состава обменно-поглощенных катионов (наличия в ППК катионов кальция, магния, калия, натрия препятствует подкислению почв, а катионов водорода, алюминия – подщелачивания).

Контрольные вопросы

1. Что такое почвенные коллоиды? Каково строение коллоидной мицеллы?

2. Как подразделяются почвенные коллоиды по происхождению, знаку заряда и отношению к воде?

3. Как влияют коагуляция и пептизация коллоидов на свойства почв?

4. В чем сущность механической, биологической, химической и физической поглотительной способности почв?

5. Что понимают под физико-химической поглотительной способностью?

6. От чего зависит степень насыщенности почв основаниями?

7. Чем обусловлены кислотность и щелочность почв?

8. Какие приемы применяют для регулирования реакции почвы?

9. Как относятся различные растения к реакции почвенного раствора?

10. Что понимают под буферностью почвы?

Содержание работы

Решите следующие задачи самостоятельно и представьте преподавателю для проверки.

Вариант 1

1. Определить сумму обменных оснований для почв со следующими показателями в м-экв/100 г: Са²⁺=10, Mg²⁺=6, K⁺=3, Na⁺=2;

2. Определить емкость катионного обмена для почв со следующими показателями в м-экв/100 г: S = 21. Нг = 5;

3. Определить степень насыщенности почв основаниями: S = 30, Hг = 4;

4. Решить следующие примеры по данным, выраженным в м-экв/100г почвы: Са²⁺=5, Mg²⁺= 3, ЕКО = 10, Нг =?

5. Что можно сказать о почве с точки зрения состава поглощенных катионов в почвенно-поглощающем комплексе, если: ЕКО = 20, Нг = 4;

Вариант 2

1. Определить сумму обменных оснований для почв со следующими показателями в м-экв/100 г: Ca²⁺= 4, Mg²⁺= 3, H⁺= 2, Al³⁺= 2,5, K⁺= 0,5;

2. Определить емкость катионного обмена для почв со следующими показателями в м-экв/100 г: Са²⁺= 20, Mg²⁺= 5, Na⁺= 8;

3. Определить степень насыщенности почв основаниями: Ca²⁺=2,5, Mg²⁺= 1, Нг=8;

4. Решить следующие примеры по данным, выраженным в м-экв/100г почвы: Са²⁺= 40, Mg²⁺= 6,6, Нг = 4,2, ЕКО =?

5. Назвать оптимальные значения рН почвы для различных сельскохозяйственных растений.

Вариант 3

1. Определить сумму обменных оснований для почв со следующими показателями в м-экв/100 г: Ca²⁺= 24, Mg²⁺=16;

2. Определить емкость катионного обмена для почв со следующими показателями в м-экв/100 г: Na⁺= 4, S = 25;

3. Определить степень насыщенности почв основаниями: S = 12, А1³⁺ = 1,5, Нг = 4;

4. Решить следующие примеры по данным, выраженным в м-экв/100г почвы: Са²⁺= 20, Mg²⁺= 8, К⁺= 2, Na⁺= 0,5, S =?, ЕКО =?

5. Какой горизонт подзолистых почв имеет наибольшую емкость катионного обмена?

Вариант 4

1. Определить сумму обменных оснований для почв со следующими показателями в м-экв/100 г: Ca²⁺= 18, Mg²⁺=ll, H+=3;

2. Определить емкость катионного обмена для почв со следующими показателями в м-экв/100 г: Са²⁺= 18, Mg²⁺= 2, К⁺= 3, Na⁺= 4;

3. Определить степень насыщенности почв основаниями: ЕКО = 21, Нг = 5;

4. Решить следующие примеры по данным, выраженным в м-экв/100г почвы: S = 40, Нг =5, ЕКО =?

5. Какую реакцию имеют светло-серые лесные почвы?

Вариант 5

1. Определить сумму обменных оснований для почв со следующими показателями в м-экв/100 г: Ca²⁺=20, Mg²⁺= 14, K⁺ = l, Na⁺ = 1.

2. Определить емкость катионного обмена для почв со следующими показателями в м-экв/100 г: Са²⁺= 20, Al³⁺= 2, Нг = 5;

3. Определить степень насыщенности почв основаниями: Са²⁺= 4,6, Mg²⁺= 1,3, ЕКО =7,4;

4. Решить следующие примеры по данным, выраженным в м-экв/100г почвы: S = 35, EKO = 41, Hг =?

5. Какие подтипы черноземов имеют степень насыщенности основаниями 80-90%?

Вариант 6

1. Определить ЕКО для почв со следующими показателями в м-экв/100 г: S = 47, Нг =4, Са²⁺= 22;

2. Определить степень насыщенности почв основаниями: S= 10,4, ЕКО =14,2;

3. Решить следующие примеры по данным, выраженным в м-экв/100г почвы: S= 15, Н⁺ = 4, ЕКО = 23, Нг=?

4. Что можно сказать о почве с точки зрения состава поглощенных катионов в почвенно-поглощающем комплексе, если: ЕКО=18, S= 14,5;

5. Какой из перечисленных ниже горизонтов имеет наибольшую емкость катионного обмена: черноземов (А, АВ, В, В₂); серых лесных (A₁, A,A₂, A₂B, В) почв?

Вариант 7

1. Определить сумму обменных оснований для почв со следующими показателями в м-экв/100 г: Ca²⁺= 4, Mg²⁺= 3, H⁺= 2, Al³⁺= 2,5, K⁺= 0,5;

2. Определить емкость катионного обмена для почв со следующими показателями в м-экв/100 г: Са²⁺= 12, Mg²⁺= 8, Н⁺ =2, А1³⁺=3;

3. Определить степень насыщенности почв основаниями: Са²⁺=4,4, Нг = 3,5.

4. Решить следующие примеры по данным, выраженным в м-экв/100г почвы: Са²⁺=18, Mg²⁺= 6, Na⁺= 0,7, К⁺= 1,2, S =?, ЕКО =?

5. Что можно сказать о почве с точки зрения состава поглощенных катионов в почвенно-поглощающем комплексе, если: Са²⁺= 4, Mg²⁺= 2, ЕКО= 9,5;

Вариант 8

1. Определить сумму обменных оснований для почв со следующими показателями в м-экв/100 г: Ca²⁺= 24, Mg²⁺=16;

2. Определить емкость катионного обмена для почв со следующими показателями в м-экв/100 г: Са²⁺=17, Mg²⁺=3,5, H⁺ = 2,1, S = 22,6;

3. Определить степень насыщенности почв основаниями: S = 36, Hг = 3;

4. Решить следующие примеры по данным, выраженным в м-экв/100г почвы: Са²⁺=2, Mg²⁺= 1, ЕКО = 10, Нг =?

5. По данным, выраженным в м-экв/100г почвы, определить, нуждаются ли почвы в химической мелиорации. Если нуждаются, то в какой? S = 27, Na⁺=8, EKO =?

Вариант 9

1. Определить сумму обменных оснований для почв со следующими показателями в м-экв/100 г: Ca²⁺= 18, Mg²⁺ = ll, H⁺ = 3;

2. Определить емкость катионного обмена для почв со следующими показателями в м-экв/100 г: S = 35, Н⁺ = 2, А1³⁺ = 2.

3. Определить степень насыщенности почв основаниями: Ca²⁺=2,5, Mg²⁺= 1, Нг=8;

4. Решить следующие примеры по данным, выраженным в м-экв/100г почвы: Са²⁺= 40, Mg²⁺= 6,6, Нг = 4,2, ЕКО =?

5. Что можно сказать о почве с точки зрения состава поглощенных катионов в почвенно-поглощающем комплексе, если: Са²⁺= 12,2, Mg²⁺= 2, ЕКО = 21, Na⁺=?

Вариант 10

1. Определить емкость катионного обмена для почв со следующими показателями в м-экв/100 г: S = 15. Нг = 7;

2. Определить степень насыщенности почв основаниями: S= 12, А1³⁺=1,5, Нг = 4;

3. Решить следующие примеры по данным, выраженным в м-экв/100г почвы: Са²⁺= 20, Mg²⁺= 8, К⁺= 2, Na⁺= 0,5, S =?, ЕКО =?

4. Почему в дерново-подзолистых почвах с глубиной возрастает величина емкости катионного обмена?

5. Чем обусловлена низкая величина емкости катионного обмена подзолистых почв?

Вариант 11

1. Определить емкость катионного обмена для почв со следующими показателями в м-экв/100 г: Са²⁺= 20, Mg²⁺= 5, Na⁺= 8;

2. Определить степень насыщенности почв основаниями: ЕКО = 21, Нг = 5;

3. Решить следующие примеры по данным, выраженным в м-экв/100г почвы: S = 40, Нг =5, ЕКО =?

4. Что можно сказать о почве с точки зрения состава поглощенных катионов в почвенно-поглощающем комплексе, если: ЕКО = 18, Нг = 3;

5. Что можно сказать о свойствах почвы, зная лишь емкость катионного обмена или сумму обменных оснований (содержание гумуса, гранулометрический состав)?

Вариант 12

1. Определить сумму обменных оснований для почв со следующими показателями в м-экв/100 г: Ca²⁺= 24, Mg²⁺=16;

2. Определить емкость катионного обмена для почв со следующими показателями в м-экв/100 г: Na⁺= 4, S = 25;

3. Определить степень насыщенности почв основаниями: Са²⁺= 4,6, Mg²⁺= 1,3, ЕКО =7,4;

4. Что можно сказать о почве с точки зрения состава поглощенных катионов в почвенно-поглощающем комплексе, если: S = 20, Na⁺=5;

5. Какие почвы по составу поглощенных катионов называют солонцами?

Вариант 13

1. Определить емкость катионного обмена для почв со следующими показателями в м-экв/100 г: Са²⁺= 18, Mg²⁺= 2, К⁺= 3, Na⁺= 4;

2. Определить степень насыщенности почв основаниями: S= 10,4, ЕКО =14,2;

3. Решить следующие примеры по данным, выраженным в м-экв/100г почвы: S= 15, Н⁺ = 4, ЕКО = 23, Нг=?

4. Что можно сказать о почве с точки зрения состава поглощенных катионов в почвенно-поглощающем комплексе, если: Са²⁺= 1,5, Mg²⁺= 0,8, ЕКО = 4,4, Н⁺+А1³⁺=?

5. Какова степень насыщенности основаниями в горизонте А₂ подзолистых почв?

Вариант 14

1. Определить сумму обменных оснований для почв со следующими показателями в м-экв/100 г: Ca²⁺= 18, Mg²⁺=ll, H⁺=3;

2. Определить емкость катионного обмена для почв со следующими показателями в м-экв/100 г: Са²⁺= 20, Al³⁺= 2, Нг = 5;

3. Определить степень насыщенности почв основаниями: Са²⁺=4,4, Нг = 3,5.

4. Что можно сказать о почве с точки зрения состава поглощенных катионов в ППК, если: Са²⁺= 2, Mg²⁺=1, Нг = 8, ЕКО =?

5. Какой горизонт подзолистых почв имеет наибольшую емкость катионного обмена?

Вариант 15

1. Определить емкость катионного обмена для почв со следующими показателями в м-экв/100 г: S = 47, Нг = 4, Са²⁺= 22;

2. Определить степень насыщенности почв основаниями: S = 36, Hг= 3;

3. Решить следующие примеры по данным, выраженным в м-экв/100г почвы: Са²⁺=18, Mg²⁺= 6, Na⁺= 0,7, К⁺= 1,2, S =?, ЕКО =?

4. Есть ли разница между обменными катионами и обменными основаниями?

5. Какую реакцию имеют светло-серые лесные почвы?

Вариант 16

1. Определить емкость катионного обмена для почв со следующими показателями в м-экв/100г: Са²⁺= 20, Mg²⁺= 5, Na⁺= 8;

2. Определить степень насыщенности почв основаниями: Ca²⁺=2,5,Mg²⁺= 1,Нг = 8;

3. Решить следующие примеры по данным, выраженным в м-экв/100г почвы: Са²⁺=2, Mg²⁺= 1, ЕКО = 10, Нг =?

4. Что можно сказать о почве с точки зрения состава поглощенных катионов в почвенно-поглощающем комплексе, если: Са²⁺= 1,5, Mg²⁺= 0,8, ЕКО = 4,4, Н⁺+А1³⁺=?

5. 8.Какие подтипы черноземов имеют степень насыщенности основаниями 80-90%?

Вариант 17

1. Определить емкость катионного обмена для почв со следующими показателями в м-экв/100 г: Са²⁺= 20, Al³⁺= 2, Нг = 5;

2. Определить степень насыщенности почв основаниями: ЕКО = 21, Нг = 5;

3. Решить следующие примеры по данным, выраженным в м-экв/100г почвы: Са²⁺=20, Mg²⁺= 8, К⁺= 2, Na⁺= 0,5, S =?, ЕКО =?

4. Что можно сказать о почве с точки зрения состава поглощенных катионов в почвенно-поглощающем комплексе, если: Са²⁺= 1,5, Mg²⁺= 0,8, ЕКО = 4,4, Н⁺, А1³⁺=?

5. Какой из перечисленных ниже горизонтов имеет наибольшую емкость катионного обмена: каштановых (Апах, В₁, В_к); черноземов (А, АВ, В, В₂); солонцов (А, В₁, В₂); серых лесных (A₁, A₁A₂, A₂B, В)?

Дата добавления: 2014-11-25