Кауричев И.С., Гречин И.П. (ред.) Почвоведение

Подождите немного. Документ загружается.

ризуются кислотоподобными свойствами. К группе ацидоидов относят-

ся коллоидная кремнекислота, гуминовые кислоты, фульвокислоты и

кристаллические глинистые минералы.

Базоидами "называются коллоиды, несущие положительный заряд

и диссоциирующие в раствор ОН~-ионы, то есть обладающие свойства-

ми оснований. К группе базоидов относятся гидраты окиси железа и

алюминия, а также белковые соединения.

Степень диссоциации ионов, величина электрического заряда, знак

заряда коллоидов зависят от реакции среды. В щелочной среде про-

тивоионами являются катионы и благодаря лучшей диссоциации потен-

циал коллоидов повышается. В кислой среде коллоидная кремнекисло-

та, гуминовые кислоты и фульвокислоты характеризуются слабой сте-

пенью диссоциации, вследствие чего их электрический потенциал очень

небольшой. У глинистых минералов электрический заряд значительно

увеличивается в щелочной среде.

ТАБЛИЦА 34

Увеличение дзета-потенциала глинистых минералов при повышении рН

(по Bergna, 1951)

Минералы

Каолинит

Иллит

Монтмориллонит

Значение рН

4-10,8

4—8,8

5—7,3

Дзета-потенциал (мв)

23-52

30—60

40—51

Некоторые коллоиды могут менять знак своего заряда. По С. Мат-

тсону (1938), коллоидная мицелла представляет собой агрегат, у кото-

рого на поверхности находятся ионогенные группы. Аморфные коллои-

ды (гидраты окислов железа, алюминия, белки), а также комплексные

коллоиды, состоящие из кристаллических коллоидов, покрытых пленкой

аморфных веществ, имеют на поверхности группы, которые в зави-

симости от реакции раствора ведут себя то как кислоты, то как основа-

ния. Коллоиды с двойственной природой называются амфолитоидами.

Способность к диссоциации амфотернух коллоидов подчинена правилу:

когда в растворе находятся два соединения, диссоциирующие один и

тот же ион, они взаимно подавляют диссоциацию друг друга. В условиях

кислой реакции в растворе находится много ионов водорода и мало гид-

роксил-ионов, отчего подавляется диссоциация водорода (рис. 15). На-

пример, в таких условиях гидроокись алюминия ведет себя как основа-

ние и диссоциация идет по уравнению:

А1(ОН), 5£ А1(ОН)2"+ОН-.

В условиях щелочной реакции в растворе проявляется высокая кон-

центрация гидроксил-ионов, что приводит к подавлению диссоциации

ОН-ионов. В этих условиях амфолитоид ведет себя как кислота и дис-

социация идет по уравнению:

А1(ОН)

А10(ОН)7+Н

Электронейтральное состояние коллоида, когда в окружающий рас-

твор посылается равное количество катионов и анионов, называется

изоэлектрической точкой. Для гидроокиси железа изоэлектрическая точ-

ка находится при рН 7,1; для гидроокиси алюминия

—

при рН 8,1.

Вследствие того что многие почвы имеют чаще всего кислую реакцию,

гидроокиси железа и алюминия ведут себя обычно как базоиды.

Среди почвенных коллоидов преобладают ацидоиды, играющие

важнейшую роль в явлениях поглощения катионов — кальция, магния,

110

•

'" '

» t

•"••

лт

и »

Рис.

15. Поведение амфотерного коллоида в зависимости от реакции среды:

1 — коллоид электроположителен, содержит обменные анионы;

—

коллоид электронейтрален:

—

коллоид электроотрицателен, содержит обменные катионы

(по Н. П.

Ремеэову).

натрия, калия, аммония

и др.

Однако наличие коллоидов

базоидными

свойствами исключительно важно

связи

явлениями поглощения

анионов, например фосфат-ионов.

Вследствие наличия электрических зарядов коллоидные частицы

обладают свойством взаимодействовать

молекулами дисперсионной

среды.

природных условиях почвенные коллоиды способны взаимо-

действовать

водой,

то

есть гидратироваться. Молекула воды, прибли-

жаясь

заряженной коллоидной частице, изменяет свою электронную

оболочку

приобретает форму диполя.

диполей центр тяжести поло-

жительного

отрицательного заряда раздвигается,

хотя молекулы

воды остаются нейтральными,

у них

возникают

два

полюса, несущие

заряды противоположного знака. Диполи воды

заряженной коллоид-

ной частицы приобретают строгую ориентировку. Вокруг частицы обра-

зуется водная пленка, толщина которой зависит

от

природы коллоидов

и величины

их

зарядов.

По

отношению

растворителю (вода) коллои-

ды могут быть разделены

на две

группы — гидрофильные

гидрофоб-

ные.

Гидрофильными называются коллоиды, способные сильно гидрати-

роваться,

то

есть удерживать многослойные пленки воды. Гидрофобные

коллоиды гидратируются слабо.

группе гидрофильных коллоидов

от-

носятся кремнекислота, гуминовые кислоты, фульвокислоты, почвенные

белки

и др. К

группе гидрофобных коллоидов относятся гидроокись

железа, минералы группы каолинита

некоторые другие.

Важнейшим свойством почвенных коллоидов является

их

агрега-

тивная устойчивость

—

способность коллоидной системы сохранять

не-

изменной степень дисперсности. Укрупнению частиц препятствует гидра-

тация.

результате взаимодействия

молекулами воды коллоиды

со-

храняют свою агрегативную устойчивость. Наибольшей устойчивостью

отличаются гидрофильные коллоиды, которые способны сохранять

не-

изменной степень дисперсности частиц

течение многих месяцев. Гид-

рофобные коллоиды быстрее теряют агрегативную устойчивость, укруп-

няются

оседают

из

раствора (коагулируют). Коагуляция — агрегиро-

вание коллоидных частиц. Условием агрегации частиц является либо

дегидратация,

то

есть потеря водной оболочки (высушивание почвы,

замораживание), либо изменение электрокинетического потенциала

ча-

стиц вследствие прибавления

коллоидный раствор электролитов.

Электролиты (кислоты, щелочи, соли) оказывают особенно сильное

коагулирующее воздействие

на

коллоиды

при

условии, если

их

концент-

рация

растворе выше электролитического порога. Величина послед-

111

него зависит от природы коллоидов, степени их дисперсности н величи-

ны зарядов.

Необходимо учитывать зону медленной коагуляции коллоидов, в ко-

торой электролиты еще не вызывают коагуляции, но уже способствуют

уменьшению степени дисперсности коллоидов и понижению их потен-

циала.

Коагуляция может протекать под действием растворенных в диспер-

сионной среде электролитов или в результате взаимного притяжения

коллоидных частиц. Так, например, взаимодействуют в кислой среде

отрицательно заряженные коллоиды органических кислот и несущие по-

ложительный заряд частички гидратов окислов железа и алюминия.

В результате коагуляции коллоидов образуется осадок

—

коагулят.

Для некоторых коллоидов характерна способность к обратному перехо-

ду коагулята в коллоидный раствор, или золь. Явление перехода коагу-

лята в золь называют пептизацией коллоидов. Этот переход связан с

изменением электрического потенциала коллоидных частиц и степени их

гидратации.

В водном растворе гидрофильные коллоиды, насыщенные однова-

лентными катионами, дают устойчивые коллоидные системы, так как

эти катионы создают большой потенциал и способны сильно гидрати-

роваться. После коагуляции, вызванной прибавлением электролитов или

дегидратацией, эти коллоиды способны переходить в золь, то есть пеп-

тизироваться. Такие коллоиды называют обратимыми. Гидрофобные

коллоиды, насыщенные двух- и трехвалентными катионами, после коа-

гуляции не пептизируются. Эти коллоиды называют необратимыми.

По способности увеличивать электрокинетический потенциал кол-

лоидов, то есть по диспергирующему воздействию на почву, катионы

располагаются в возрастающем порядке: Al

<Ca

<Mg

<Na+.

Способность коллоидов к диссоциации ионов обусловливает физико-

химическое поглощение катионов и анионов из почвенного раствора.

С пептизацией связаны изменение растворимости гумусовых веществ

и перемещение органических коллоидов из верхних горизонтов почвы в

нижележащие. Гидрофильность проявляется в физико-механических

свойствах почвы — набухании и усадке. С агрегативной устойчивостью

коллоидных систем связана их способность перемещаться с током воды

по профилю почвы и формировать иллювиальные горизонты.

ВИДЫ ПОГЛОТИТЕЛЬНОЙ СПОСОБНОСТИ ПОЧВ

К. К. Гедройц (1922) выделял пять видов поглотительной способ-

ности почв: механическую, биологическую, физическую, химическую и

физико-химическую.

Механическая поглотительная способность обусловливается свой-

ством почвы не пропускать через себя частицы, взмученные в фильтрую-

щейся воде. Даже при самом тяжелом механическом составе между

механическими элементами и микроагрегатами почти всегда остаются

пространства, образующие сложную сеть пор и канальцев. Эти отвер-

стия имеют различную форму и диаметр, искривления; каналы нередко

прерываются и заканчиваются тупиками. Поэтому почвой задержива-

ются не только частицы крупнее диаметра пор, но и более мелкие по

размеру. Механическое поглощение увеличивается по мере заиливания

почвы, после некоторого заполнения каналов частичками ее.

Механическая поглотительная способность зависит от грануломет-

рического и агрегатного состава почвы, а также плотности сложения.

Почвенные суспензии с диаметром взмученных частиц более 0,001 мм

полностью задерживаются глинистой почвой. Песчанистые и крупноаг-

регатные рыхлые почвы обнаруживают плохую механическую поглоти-

112

тельную способность. Благодаря механической поглотительной способ-

ности в мелких почвенных порах задерживаются отдельные микроорга-

низмы размером >0,00025 мм.

Механическая поглотительная способность широко используется

в технике. Например, водоочистка производится фильтрованием воды

через песчанистые отстойники; с помощью заиливания достигают умень-

шения фильтрации воды через стенки и дно оросительных каналов

(кольматаж).

Биологическая поглотительная способность. Под биологической

поглотительной способностью понимают закрепление веществ в телах

организмов. Оно осуществляется растениями, микроорганизмами и жи-

вотными, обитающими в почве. Важнейшей особенностью биологичес-

кого поглощения является избирательное усвоение из растворов с мини-

мальным содержанием наиболее важных для организмов веществ в при-

сутствии больших количеств остальных соединений. Благодаря этому

в верхних горизонтах почв вместе с гумусом аккумулируются азот, фос-

фор,

кальций и ряд других химических элементов.

Физическая поглотительная способность (аполярная адсорбция)

означает изменение (увеличение или уменьшение) концентрации моле-

кул растворенного вещества в пограничном слое раствора, окружающем

почвенные коллоиды. Она зависит от количества коллоидов почвы (то

есть от механического состава и гумусированности последней), а также

от их качества (первичные и глинистые минералы, органические коллои-

ды).

Аполярная адсорбция обусловливается свободной поверхностной

энергией почвенных частиц. Почва и находящийся в ней раствор пред-

ставляют собой дисперсную систему, в которой твердые частицы явля-

ются дисперсной фазой, а раствор — дисперсионной средой. На границе

соприкосновения почвенных частиц с дисперсионной средой проявляет-

ся свободная поверхностная энергия, измеряемая произведением по-

верхностного натяжения раствора на суммарную величину поверхности

частиц. Чем выше степень дисперсности почвенных частиц, тем боль-

ше величина их поверхностной энергии. По мере измельчения частиц

резко возрастает их общая и удельная поверхность. Например, при раз-

дроблении куба с длиной ребра 1 см до величины 0,1 ц суммарная по-

верхность возрастает от 6 см

до 60 м

. В слое почвы мощностью 20 см

при содержании 10% коллоидных частиц суммарная поверхность поч-

венных частиц на площади 1 га составит 70 тыс. га. При такой большой

поверхности величина поверхностной энергии будет значительной.

По физическим законам всякая дисперсная система стремится

уменьшить свою поверхностную энергию. Это возможно лишь за счет

укрупнения дисперсной фазы или уменьшения поверхностного натя-

жения.

По отношению к воде, имеющей при 0° поверхностное натяжение

75,2 дин/см,. растворенные вещества делятся на понижающие поверх-

ностное натяжение и повышающие его. К последним относятся неор-

ганические кислоты, основания, соли, а также органические соединения

с большим количеством гидроксилов (например, сахара). Понижают

поверхностное натяжение органические кислоты, спирты, алкалоиды

и некоторые другие соединения. Вследствие стремления дисперсной си-

стемы к уменьшению поверхностной энергии происходит концентрация

раствора органических кислот, спиртов, алкалоидов и др. на границе

раздела дисперсной фазы и дисперсионной среды, то есть проявляется

положительная адсорбция названных соединений. Особенностью физи-

ческой адсорбции является поглощение почвой целых молекул. Веще-

ства, повышающие поверхностное натяжение, вызывают отрицательную

адсорбцию: на границе раздела дисперсионной фазы и среды проявля-

ется более низкая концентрация по сравнению с остальным объемом

раствора. К веществам, повышающим поверхностное натяжение, отно-

8 Почвоведение

113

сятся хлориды и нитраты. Вследствие отрицательной физической ад-

сорбции нитраты и хлориды легко выносятся из почвы с водой, передви-

гающейся по профилю. Вымывание хлоридов из почвенной толщи име-

ет положительное значение, так как избыток хлор-иона вреден для

растений. Отрицательная адсорбция нитратов может вызвать нежела-

тельное в агрономическом отношении явление — вынос за пределы кор-

необитаемого слоя этих ценных питательных веществ.

Химическая поглотительная способность

—

это способность почвы

закреплять в форме труднорастворимых соединений ионы, поступающие

в раствор. Закрепление ионов в результате химического поглощения

происходит в том случае, когда в почвенном растворе содержится соль,

образующая с веществами, находящимися в почве, труднорастворимое

соединение. Например, в почвах, имеющих нейтральную или слабоще-

лочную реакцию (черноземы, каштановые, сероземы и др.), вносимые

фосфорнокислые удобрения закрепляются в результате реакции между

бикарбонатом кальция, находящимся в растворе, и вносимым супер-

фосфатом:

2Са (НСОзЬ + Са (Н

Р0

)

^ Са

(Р0

)

+ 4С0

+ 4Н

В почвах, имеющих кислую реакцию (красноземы, дерново-под-

золистые), при наличии свободных гидратов окислов железа и алюми-

ния может проявляться химическое поглощение фосфат-иона в резуль-

тате образования труднорастворимых фосфатов железа и алюминия.

Например,

Fe(OH)

+ H

-*FeP0

+ 3H

Физико-химическая поглотительная способность почв. Этот вид по-

глотительной способности связан с адсорбцией ионов в двойном элект-

рическом слое коллоидов. К. К. Гедройц называл физико-химическую

поглотительную способность почв обменной. Если почву обработать рас-

твором соли, то произойдет обменная реакция между катионами раство-

ренной соли и катионами, находящимися в слое компенсирующих ионов

коллоидных мицелл. При этом эквивалентные количества катионов ме-

няются местами, то есть катионы из раствора перейдут в слой компен-

сирующих ионов, а катионы из слоя компенсирующих ионов в раствор.

Совокупность коллоидов почвы, способных к реакциям обмена, получи-

ла название почвенного поглощающего комплекса (ППК). Катионы,

находящиеся в компенсирующем слое коллоидных мицелл и способные

к реакциям обмена, получили название поглощенных или обменных.

Физико-химическая поглотительная способность у коллоидов, заря-

женных отрицательно, проявляется по отношению к катионам. Напри-

мер,

реакцию обмена между ППК почвы с раствором хлористого калия

можно представить следующей схемой:

ППК

Са

Mg+

5KC1

ПК

K+CaCl.+MgCl.+HCI

В случае положительного заряда коллоидов поглощенными ионами

являются анионы. Например, если подействовать на красноземную поч-

ву, содержащую поглощенный фосфат-ион, раствором едкого натра,

произойдет реакция:

[ППК]Н

РОГ+ NaOH ** [ППК] ОН" + NaH

114

ПОГЛОЩЕНИЕ ПОЧВАМИ КАТИОНОВ

Катионы в почвах поглощаются в результате реакций химического

осаждения, обменного замещения в слое компенсирующих ионов, а так-

же вследствие необменного закрепления в слое потенциалопределяю-

щих ионов.

Поглощение катионов в реакциях химического осаждения наблю-

дается при взаимодействии соединений, находящихся в почве, с соеди-

нениями почвенного раствора. Условием такого закрепления является

образование труднорастворимых солей.

\ Обменное и необменное поглощение катионов зависит от свойств

самих катионов, свойств коллоидов, составляющих ППК почвы, а так-

же от свойств растворов, взаимодействующих с почвой.

Обменное поглощение катионов. При обменном поглощении спо-

собность катионов внедряться в компенсирующий слой ионов неодина-

кова. Из наиболее распространенных в почве обменных катионов

—

Са

+, Mg

+, Na+, К

, NH+, Al

, Fe

и Н+ — способность поглощения

возрастает с увеличением атомного веса и валентности катионов.

По степени (энергии) поглощения наиболее распространенные

в почвах катионы располагаются в таком возрастающем порядке: нат-

рий, аммоний, калий, магний, кальций, алюминий, железо. Степень

поглощения водородного иона особенно велика. Она в 4 раза больше,

чем у кальция, и в 17 раз больше, чем у натрия. Зависимость между

валентностью и способностью к поглощению может быть объяснена

тем, что двух- и трехвалентные катионы образуют с анионами потен-

циалопределяющего слоя (ОН~, СОО~, SiO|

—

, А10^"и др.) соединения,

менее диссоциированные, чем одновалентные катионы.

Способность катионов к поглощению обусловливается также раз-

мером их гидратационных оболочек. Так как у ионов одинаковой ва-

лентности плотность электрического напряжения на поверхности тем

больше, чем. меньше ион, то ионы с малым радиусом гидратируются

в,

большей степени, чем крупные ионы.

Наличие большой гидратационной оболочки ослабляет сорбцион-

ную .способность катионов. Поэтому среди одновалентных катионов

натрий (ионный радиус 0,98 А) характеризуется меньшей способностью

к поглощению, чем калий (ионный радиус 1,33 А). У двухвалентных

: • о

«атионов кальций, имеющий более крупный ионный радиус (1,06 А),

поглощается сильнее, чем магний (ионный радиус 0,78 А). Ион водоро-

да в -водном растворе присоединяет одну молекулу воды и образует

гидроксоний ,(Н

0+, ионный радиус 1,35 А). Гидроксоний поглощается

почвенными коллоидами сильнее, чем другие одновалентные ионы. Ка-

тионы, которые лучше поглощаются почвой, удерживаются последней

с большей силой, так как имеют больший электрический заряд и силь-

нее притягиваются почвенными коллоидными частицами.

Среди, поглощенных катионов важная роль принадлежит кальцию,

который характеризуется высокой способностью к внедрению в ППК

и трудностью вытеснения из поглощенного состояния.

Исключительной способностью к внедрению в ППК объясняется

возможность поглощения иона гидроксония из почвенного раствора,

где концентрация, водорода чрезвычайно мала. Ион натрия поглоща-

ется коллоидами лишь в условиях значительной концентрации в поч-

венном растворе. Катионы аммония и калия имеют большую способ-

ность к внедрению в ППК, чем натрий. Возможность поглощения поч-

вой катионов железа и алюминия ограничивается слабой раствори-

мостью солей названных катионов в почвенном растворе. Кроме свойств

катионов, важную роль в явлениях обменного поглощения играет ми-

8* 115

нералогический и химический состав почвенных коллоидов. Катионы

неодинаково поглощаются разными коллоидами. По данным П. Шахт-

шабеля (1940), катионы К

и Н+ поглощаются слюдами сильнее, чем

Са

+ и Mg

+. Сравнивая относительное поглощение Са

^ и NH^ гуми-

новой кислотой и различными минералами, П. Шахтшабель установил

более высокую поглотительную способность Са

+ для ряда коллоидов,

а для слюд — более высокую поглотительную способность аммония

(табл. 35).

ТАБЛИЦА 35

Поглощение Са

+ и

Н f из смешанного 0,05 п. раствора уксуснокислого кальция

и уксуснокислого аммония, рН 7 (по П. Шахтшабелю, 1940)

Гуминовая кислота

Монтмориллонит

Каолинит

Мусковит

Коллоиды

Процент мест, занятых

кальцием

аммонием

Концентрация и объем растворов, взаимодействующих с почвенны-

ми коллоидами, обусловливает характер поглотительных реакций, про-

текающих в почвах. Обменное поглощение катионов происходит тем ин-

тенсивнее и полнее, чем выше концентрация раствора, воздействующе-

го на почву (табл. 36).

ТАБЛИЦА 36

Результаты взаимодействия чернозема с раствором хлористого аммония

различной концентрации (по К. К. Гедройцу, 1922)

Концентрация хлористого

аммония (л)

4,0

1,0

0,1

0,01

Вытеснено из почвы кальция

в процентах от веса почвы

0,653

0,577

0,263

0,059

в м.-экв. на 100 г почвы

32,6

28,8

13,1

2,9

При одном и том же количестве почвы увеличение объема взаимо-

действующего раствора повышает 'количество вытесненных катионов

(табл. 37).

ТАБЛИЦА 37

Вытеснение из чернозема обменных кальция и магния аммонием в зависимости

от объема раствора (в м.-экв. на 100 г почвы) (по Н. И. Горбунову, 1948)

Вытеснено

Кальция

Магния

Соотношение почва: раствор (0,25 н. NH

(

C1)

1:0.3

5,04

1,56

1:0,5 1:0,7

7,55

2,69

9,10

3,06

1:1

12,70

3,10

1:5

16,20

4,55

1:10

18,70

5,10

1:20

22,40

5,52

1:50

24,40

3,35

При взаимодействии почвенных коллоидов с растворами солей об-

мен катионов происходит с неодинаковой скоростью. Это объясняется

разным положением поглощенных катионов на коллоидных частицах и не-

одинаковой их подвижностью. Различают экстрамицеллярное и интра-

мицеллярное поглощение катионов. При экстрамицеллярном поглоще-

нии катионы сорбируются на внешних поверхностях коллоидов, при ин-

трамицеллярном — между слоями кристаллической решетки.

116

Подвижность катионов, поглощенных на внешних поверхностях

коллоидов, очень высокая; они легко вытесняются катионами раствора,

причем реакция обмена протекает мгновенно. Подвижность катионов,

поглощенных интрамицеллярно, ниже. Такие катионы вытесняются

труднее, а реакция обмена протекает несколько суток.

В природных условиях реакция обмена катионов, поглощенных

коллоидами, на катионы почвенного раствора протекает менее интен-

сивно, чем в лабораторных условиях, что объясняется малым количе-

ством раствора и агрегированностью коллоидных частиц.

Подвижность обменных катионов связана также со степенью на-

сыщенности почвы этими ионами. С уменьшением насыщенности почвы

катионами падает их подвижность. Благодаря относительно высокой

подвижности обменные катионы доступны для растений и микроор-

ганизмов.

Необменное поглощение катионов. В почвах, помимо обменных

катионов, может содержаться некоторое количество необменно погло-

щенных, или фиксированных, катионов, которые не вытесняются при

обработке почвы растворами нейтральных солей. Прочно удерживае-

мые коллоидами необменно поглощенные катионы труднодоступны

для растений и микроорганизмов. Необменно поглощаться почвенными

коллоидами могут все катионы. Наиболее выраженной способностью

к необменному поглощению отличаются одновалентные ионы, имеющие

большой радиус, — калий и аммоний. По С. Н. Алешину (1952), необ-

менно поглощаться способен ион водорода. Необменное поглощение

катионов происходит 'в слое потенциалопределяющи'х ионов. По проч-

ности связи необменно поглощенные формы катионов занимают про-

межуточное положение между катионами кристаллической решетки

и обменными катионами.

Прочность закрепления катионов в почве не абсолютно постоянна.

Возможен переход катионов почвенных коллоидов из одного состояния

в другое: катионы кристаллических решеток^катионы необменные^

;£катионы обменные ^катионы почвенного раствора. Способствуют пе-

реходу в необменно поглощенное состояние высушивание почвы и осо-

бенно неоднократное высушивание и увлажнение. Переход калия из

обменного состояния в необменное может происходить в результате

старения и частичной кристаллизации почвенных коллоидов.

Способность почв к необменному поглощению катионов зависит

от минералогического состава коллоидной фракции. Например, основ-

ными минералами, поглощающими аммоний в необменной форме, яв-

ляются монтмориллонит, иллит и вермикулит, то есть минералы

с расширяющейся кристаллической решеткой. Каолинит поглощает ам-

моний в необменной форме слабее. Необменное поглощение аммония

также обусловливается содержанием гумусовых веществ. В верхних,

наиболее гумусированных горизонтах почв содержание необменных

форм аммония составляет 2,5—6% их валовых запасов, тогда как в

нижних горизонтах оно достигает 22—42%. На необменную фиксацию

аммония оказывает влияние механический состав почв. Более тяжелые

по механическому составу почвы способны больше фиксировать аммо-

ний. Необменное поглощение аммония обусловливается степенью

окультуренности почв. Хорошо окультуренные почвы содержат больше

фиксированного аммония, но способность к дополнительной фиксации

у них меньше, чем у слабоокультуренных почв (табл. 38).

. Состав обменных катионов и емкость поглощения почв. Благодаря

разнообразию природных условий и особенностей почвообразователь-

ного процесса состав обменных катионов различных почвенных типов

неодинаков. Так, обменными катионами в черноземах являются преи-

мущественно кальций и магний. Подзолистые и дерново-подзолистые

почвы содержат, кроме кальция и магния, обменные водород и алюми-

117

.ТАБЛИЦАМ

Фиксация аммония разными по окультуренности почвами Московской области

(по П. М. Смирнову и Н. И. Фруктовой, 1963)

Почва

Дерново-подзолистая средне-

суглинистая, слабоокульту-

ренная

Дерново-подзолистая средне-

суглинистая, хорошо окуль-

туренная

СО

0—20

о"

1,26

2,74

0,110

0,221

Фиксированный

аммоний

N-NH,.

м.-экв.

на 100 г

почвы

4,15

8,70

% от

обще-

го

3.8

4,0

Способ-

ность к

дополни-

тельной

фиксации

Общая

емкость

фиксации

N—NH

м.-экв.

на 100 г почвы

14,27

7.51

18.42

16.21

ний. Для солонцов и солонцеватых почв характерно наличие среди

обменных катионов поглощенного натрия. У красноземов в числе об-

менных катионов преобладают алюминий и водород (табл. 39).

ТАБЛИЦА 39

Состав обменных катионов и емкость поглощения в почвах СССР

(в м.-экв. на 100 г почвы)

Почва, автор

Дерново-подзолистая

легкосуглинистая

(И.

С. Стаииславичуте

и А. И. Шведас, 1962)

Серая лесная среднесу-

глинистая (П. Г. Аде-

рихин и Е. П. Тихо-

ва, 1963)

Чернозем типичный гли-

нистый (П. Г. Адери-

хин и Е. П. Тихова,

1963)

Солонец черноземный

среднестолбчатый тя-

желосуглинистый (Н. И.

Усов,

1948)

Светло-каштановая со-

лонцеватая (Н. И.

Усов,

1948)

Краснозем суглинистый

(И.

Д. Гамкоелидзе,

1955)

Глубина

взятия

образца,

в см

0—10

10—20

80—90

120—130

0—10

20—30

40—50

80—90

0-10

20—30

60—70

80—90

2—8

10—16

74—80

100—106

0—15

22—32

72—82

110—120

3-6

17-25

60—70

120—130

Гумус,

в%

1,7

1,6

0,3

Не опр.

3,9

3,2

2,1

0,7

9,6

7,6

4,1

3,1

4,6

2,8

0,2

Не опр.

2,Р

1,9

0,7

Не опр.

3,0

Не опр.

Обменные катионы

каль-

ций

2.0

1,7

5,8

4,9

19,4

17,9

15,0

9,6

46,0

44,4

36,7

36,4

12,8

14,1

20,2

21,4

24,8

21,3

14,0

15,0

1,3

1,2

1,5

1.5

маг-

ний

0,3

0,4

1,4

0,8

3,1

2,9

2,2

2,5

9,1

7,5

7,0

4,4

11,2

6,5

7,1

4,8

8,2

8,9

9,6

0,7

1,2

1,1

водо-

род*

3,3

2,8

1,7

6,4

6,1

4,6

2,3

3,0

2,0

0,8

Нет

26,3

44,8

32,0

26,1

нат-

рий

Нет

2,9

10,4

7,6

6,4

1,4

1,5

5,8

3,2

Нет

Емкость

поглоще-

ния

5,6

5.4

10,0

7,4

28,9

26,9

21,8

14,4

58,1

53,9

44.5

43,4

20,1

35,7

34,3

34,9

31,0

28,7

27,8

28.3

47,2

34,6

28,7

Степень

насыщен-

ности ос-

нованиями,

в %

100

- 100

* Гидролитическая кислотность.

По К. К. Гедройцу, все почвы в зависимости от состава поглощен-

ных катионов делятся на насыщенные и не насыщенные основаниями.

Насыщенные основаниями почвы в составе поглощенных катионов не

118

содержат водорода и алюминия (черноземы обыкновенные и южные,

каштановые и некоторые другие). Не насыщенные основаниями почвы

содержат, кроме кальция и магния, поглощенные водород и алюминий

(подзолистые, дерново-подзолистые, красноземные и некоторые другие

почвы).

Алюминий, обладающий амфотерными свойствами, после вытесне-

ния из почвы дает соль слабого основания и сильной кислоты. После

гидролитического расщепления этой соли выделяется кислота, которая

обусловливает наряду с поглощенным водородом величину гидролити-

ческой кислотности почв, не насыщенных основаниями.

Почвы и отдельные горизонты их существенно отличаются по ко-

личеству поглощенных катионов. Поглотительную способность почв

характеризуют суммой поглощенных оснований и емкостью поглоще-

ния. Суммой поглощенных оснований (S) называют общее количество

поглощенных оснований

—

Са, Mg, Na, К, NH

. Суммарное количество

способных к обмену поглощенных катионов называется емкостью по-

глощения почвы (£). Как сумма поглощенных оснований, так и ем-

кость поглощения выражаются в миллиграмм-эквивалентах на 100 г

почвы.

Емкость поглощения почв колеблется в широких пределах

(табл. 39). Она зависит от механического и минералогического состава,

от содержания коллоидов и реакции почвенного раствора.

Почвы тяжелого механического состава имеют более высокую

емкость поглощения, чем почвы легкие.

Вследствие неодинакового строения кристаллической решетки раз-

личные минералы имеют разную емкость поглощения катионов

(табл. 40).

ТАБЛИЦА 40

Строение кристаллической решетки и емкость поглощения катионов

глинистых минералов (по Н. П. Ремезову, 1957)

Минерал

IJJ

Тип решетки

1:1

2:1

Выраженность изоморфного Емкость поглощения

замещения

в и

'-экв. на ши г

J ПОЧВЫ

Нет

Замещение есть

Замещение выражено

5—10

20—40

Около 100

Органические коллоиды почвы способны поглощать катионов в не-

сколько раз больше, чем минеральные. Поэтому чем выше содержание

гумуса в прчве, тем выше емкость поглощения катионов (табл. 41)

ТАБЛИЦА 41

Емкость поглощения органической и минеральной части почвы

(по М. А. Винокурову, 1941)

Почва

Сильноподзолистая

Чернозем выщелочен-

ный

Горизонт

Ao+Ai

Вх

АВ

Гумус,

в%

3,6

0,7

0,5

9,0

9,4

5.5

Емкость, в м.-экв. на 100 г почвы

органи-

ческой

части

9,1

3,8

4,3

38,8

41,4

29,3

минераль-

ной части

8.4

5,3

14,6

19,1

19,4

21,4

общая

17,5

9,1

18,9

57,9

60,8

50,7

Емкость орга-

нической

части, в %

от общей

119