Орлов Д.С. Химия почв

Подождите немного. Документ загружается.

4) оценки доступности элементов питания растениям;

5) расчета растворимости составных частей почвы в почвенном

растворе, а также реакций ионного обмена, комплексообразования и т. п.

Преимущество определения активности, по сравнению с концен-

трациями, заключается также в том, что при потенциометрических

измерениях с ионселективными электродами почва характеризуется в

ее естественном неизменном состоянии без нарушения равновесия

между твердыми и жидкой фазой (почвенным раствором). Даже при

наиболее мягких воздействиях на почву, как в случае водных вытяжек,

растворение солей твердых фаз и разбавление неизбежно сдвигают

естественное равновесие в почве. Это вносит в результаты анализов

некоторую неопределенность, поскольку найденные характеристики от-

носятся уже не к нативным почвам, а к почве, свойства которой изме-

нены действием растворителя. Измерение активностей непосредственно

в природе полностью лишено этого недостатка.

Наиболее полно в почвах и модельных системах изучены актив-

ности ионов водорода, натрия, кальция, хлора. Рассмотрим ряд при-

меров применения метода активности к почвам.

Для характеристики почв чаще используют не измеренные вели-

чины активностей, а их отрицательные логарифмы: ра=—lgc. Это

обусловлено не только удобством (ра выражены небольшими положи-

тельными числами), но и тем, что, как было показано выше, величина

химического потенциала зависит от логарифма активности. Наиболее

широко распространены измерения рН =

—lgaH

По величине рН вы-

деляют группы почв, различающиеся по степени кислотности. Напри-

мер,

по значениям рН солевых (1 н. КС1) вытяжек М. Ф. Корнилов

выделил почвы:

рН

сильно- и очень сильнокислые ^4,5

среднекислые 4,6—5,0

слабокислые

5,1—5,5

близкие к нейтральным

5,6—6,0

нейтральные 6,0—7,0

Для щелочных почв Б. А. Зимовец использует следующие градации:

слабощелочные 7,5—8,0

среднещелочные

8,0—8,5

сильнощелочные >8,5

Активность ионов натрия, илир№=—lgaN

+> пригодна для груп-

пировки по степени солонцеватости почв, не содержащих легкораство-

римых натриевых солей. Первую такую группировку по величинам pNa

в водных вытяжках предложили Н. Г. Зырин и Д. С. Орлов (табл. 14).

Активности ионов измеряют непосредственно в почве с естествен-

ной влажностью или в почвенных растворах, вытяжках, в почвенных

пастах. Изменение влажности почвы (разбавление суспензии) влечет

за собой изменение активности ионов. При увеличении влажности про-

исходит несколько процессов. Наиболее простой из них — разбавление

почвенного раствора; вследствие разбавления концентрации компонен-

тов (и, в первом приближении, активности) уменьшаются обратно про-

порционально объему раствора. Этой простой зависимости подчиняются

соли, ионные произведения которых в почвенном растворе ниже про-

изведения растворимости.

Если почвенный раствор насыщен по отношению к отдельным со-

лям (чаще всего это СаСОз и CaSCi), то при разбавлении активности

Таблица 14

Группировка почв по степени солонцеватости

Зырин, Орлов, 1958

почвы

Несолонцеватые

Слабосолонцеватые

Среднесолонцеватые

Солонцы

pNa, (измерение в

водной суспензии)

>3,0

2,4—3,0

1,5—2,4

<1,5

Чаусова, 1978

почвы

несолонцеватые

остаточно-солонцева-

тые

средне- и силыюсолон-

цеватые

солонцы

pNa, (измерение

в пасте)

>3,0

2,6—3,0

1,85-2,6

<1,85

соответствующих компонентов остаются на почти постоянном уровне,

а после полного растворения солей, представленных твердыми фазами,

изменение активности происходит как в предыдущем случае. Часть ка-

тионов поступает в почвенный раствор за счет диссоциации (гидролиза)

почвенного поглощающего комплекса (ППК). Влияние разбавления

в этом случае выражается более сложной функцией. Под

степенью

дис-

социации компонентов ППК мы будем понимать процентное отношение

катионов, перешедших из ППК в почвенный раствор (отдиссоциировав-

ших катионов), к общему количеству обменных катионов того же рода.

Если, например, почва содержит 11 мг-экв/100 г обменного Na+, а в

водную фазу при приготовлении суспензии перешло 3 мг-экв Na+

(в расчете на 100 г почвы), то степень диссоциации обменного Na+

равна

27,3%.

•

Степень диссоциации обменных катионов при разбавлении почвен-

ной суспензии сначала нарастает и для Na+ может достигать 20—30%,

а при дальнейшем разбавлении остается сравнительно постоянной.

Величина степени диссоциации зависит от рода катиона; наиболее

легко диссоциирует Na+. Степень диссоциации двухвалентных катионов

значительно ниже и составляет 2—5%. При увеличении доли катионов

одного рода в составе обменных катионов степень их диссоциации на-

растает. Кроме перечисленных процессов при разбавлении могут про-

исходить обменные реакции.

Все эти процессы нарушают природное химическое состояние поч-

вы,

и поэтому измерения активности необходимо проводить при стан-

дартном увлажнении. Используют два основных приема стандартиза-

ции: измерение в пасте и в суспензии. В первом случае активности

ионов измеряют в почвенной пасте при влажности, соответствующей

нижней границе текучести. В этом состоянии влажность почв неодина-

кова, причем в интервале влажностей, соответствующих нижней гра-

нице текучести, активности ионов изменяются наиболее быстро. Поэтому

состав растворов в пастах неустойчив, хотя они и имитируют до неко-

торой степени природные условия.

В качестве стандартных условий удобна обычная водная суспензия

при отношении почва: вода равном

:5. Высокое разбавление нивели-

рует влияние неконтролируемых процессов и позволяет получить стан-

дартные характеристики почв, пригодные для их диагностики. Однако

для понимания почвенных процессов недостаточно исследовать суспен-

зии с высоким разбавлением. Для выявления природных связей между

активностями компонентов и свойствами почвы необходимы измерения

при естественной влажности почвы в ее природном залегании с учетом

динамики свойств почвы.

Типы и группы почв различаются не только по активностям Н+-

или Na+-HOHOB, но и по другим катионам. Хорошо группируются пахот-

ные горизонты ряда почв по активности ионов Са

(по Д. Н. Губа-

ревой):

Почвы

Са

Темно-каштановые, черноземы южные

12,51

±0,63

Черноземы мощные обыкновенные

7,26±0,43

Черноземы мощные оподзоленные

6,18±0,39

Темно-серые оподзоленные

4,15±0,50

Серые лесные оподзоленные 3,28 ±0,25

Активности ионов отчетливо выявляют особенности химического

профиля почв. На рис. 10 показано распределение активностей ионов

натрия в водных суспензиях ряда почв. Незаселенные и несолонцева-

тые бурые степные почвы имеют минимальные значения

и pNa > 3

по всему профилю. В корковом солонце максимум

приурочен к

солонцовому горизонту. В луговом солонце выражены два максимума

Масштаб:

0,0150,030

0М5

корноВый

солоней

—

солончак

карбонатный

лугобой

солоней,

бурая

степная

почба

Рис. 10. Активности ионов натрия в профилях различных почв

активности Na+ — в верхнем горизонте за счет обменного натрия, и в-

более глубоких горизонтах — за счет легкорастворимых натриевых со-

лей. В корковом солонце-солончаке активность натрия возрастает вниз

по профилю, и по разовым измерениям

раздельно оценить вклад-

обменного Na+ и легкорастворимых солей невозможно.

Величины активности ионов и солей используются и в различных

расчетах; особенно важен расчет растворимостей и реально возможных

концентраций солей в почвенных растворах. Присутствующие в твер-

дых фазах почвы соли растворяются в почвенном растворе, и равно-

весие для соли Ме^Ау (где Me — катион металла, А — анион) можно;

записать так:

Ме

+*ХЖ&У++у

А*-.

Активность компонента в твердой фазе равна единице, отсюда кон-

станта равновесия записывается так:

К'-=

У+'

Эта константа называется произведением растворимости и обознача-

ется ПР, Ks или Ks

(s — solubility, sp — solubility product). Реально

наблюдаемое произведение активностей ионов в растворе независимо

от степени насыщенности раствора называют ионным произведением.

Если ионное произведение превышает ПР, соль выпадает в осадок, если

оно меньше ПР — осадок растворяется. В насыщенном растворе ПР

равно ионному произведению. Произведения растворимости ряда сое-

динений катионов I и II групп, встречающихся в почвах, приведены

в табл. 15.

Таблица 15

Показатели произведения растворимости неорганических веществ

в водных растворах при 25° С (по Чиркину, 1981)

Вещество (минерал)

Кальцит

Арагонит

Ватерит

Моногидрокальцит

Портландит

Монетит

Уитлокит

Гипс

Доломит

Магнезит

Месквегонит

Артинит

Гидромагнезит

Брусит

Арканит

Тенардит

Смитсонит

Цинкозит

Формула

СаСОз

СаСОз -Н

Са(ОН)

СаНР0

Са

(Р0

)

CaS0

-2H

CaMg(C0

)

MgC0

-3H

MgC0

-Mg(OH)

-3H

3MgC0

-Mg(OH)

-3H

Mg(OH)

ZnC0

ZnS0

K = _lg*

8,40

8,22

7,72

7,60

5,20

5,30

25,0

4,602

17,00

5,10

5,59

17,20

30,20

11,17

1,85

0,33

10,28

— 3,93

Реальная растворимость малорастворимых солей зависит от ион-

ной силы раствора. Если в почвенном растворе содержатся легкорас-

творимые соли, не имеющие общих ионов с малорастворимой солью,

они повышают ионную силу раствора; соответственно снижается коэф-

фициент активности у±.

Так какК

8р

ме

у+

л*-

= С

меУ

Ах-^

. то снижение у± при

= const приводит к увеличению концентрации катионов и анионов

малорастворимой соли. Иными словами, ее растворимость повышается.

Использование произведений растворимости для расчета концен-

трации солей в насыщенном почвенном растворе возможно лишь в том

случае, если система соли твердой части — почвенный раствор дости-

гла равновесного состояния. Для достижения равновесия между твер-

дой частью почвы и почвенным раствором требуется обычно значитель-

ное время. Медленно устанавливается равновесное состояние даже в

почвенной суспензии при большом разбавлении. По наблюдениям

Н. И. Горбунова, для полного растворения тонкорастертого природного

гипса в избытке воды без перемешивания потребовалось 3 месяца, а

для растворения кристаллов гипса — 6 месяцев. Скорость растворения

зависела и от размеров кристаллов. При перемешивании в течение

€0 дней растворялось 30% гипса с кристаллами размером <0,25 мм,

23%

— при размере кристалла 0,25—0,5 мм и только 16% — при раз-

мере кристаллов 0,5—1 мм. Кроме размеров кристаллов и перемешива-

ния на скорость растворения влияет степень окристаллизованности,

пленка на поверхности кристаллов и другие условия. Из этих наблю-

дений следует принципиально важный вывод: произведение раствори-

мости характеризует теоретически возможную предельную концентра-

цию почвенного раствора. Реализация этой возможности определяется

кинетикой процесса растворения.

Характеристика химического состава почвенных растворов будет

неполной, если ограничиться только рассмотрением так называемых

свободных ионов: Na+, О

, Са

+ и т. п. Одновременно со свободными

ионами в почвенных вытяжках, суспензиях и растворах присутствуют,,

как указывалось выше, разнообразные ионные пары. Процесс ассоциа-

ции ионов приводит к образованию нейтральных или несущих заряд

ионных пар. В преобладающих количествах в почвенных растворах со-

держатся катионы металлов I и II групп: Na+, Ca

, Mg

+. Преобла-

дающие анионы представлены CI

, S0

~, C0

~, НС0

. В таких услови-

ях Са

+образует нейтральные ионные пары CaS0

°, СаС0

° и заряженные

пары СаНС0

+, СаОН+,

СаС1

Аналогично магний образует MgS0

°,

MgC0

°,

MgHC0

+, MgCl+. Ионы натрия образуют NaC0

-, NaHC0

°,

NaS0

NaCl

и т. д. Количественное соотношение между различными

ассоциатами определяется константами диссоциации ионных пар. Для

решения вопроса о составе раствора используют уравнение материаль-

ного баланса и уравнение ионных равновесий (констант диссоциаций).

Уравнение материального баланса для кальция записывается так:

Са

= [Са

+] + [СаНС0

+] + [СаСО^] + [CaSOj].

Частицами СаС1

°, СаОН+ пренебрегают из-за их очень малого содер-

жания. Для каждой ионной пары известны константы диссоциации.

Так для кальциевых ионных пар:

[Ca«+J [HCO£-]

, _.

/( , = —; рК =1,26;

СаНСО^ [СаНСО+]

[Са«+] [СО

СаСО^

[СаСО§]

*r.r»«

= l

,о.^о,

' ' Р^ = 3,2;

[Са

+] [SO

]

CaSO,

Здесь и далее в аналогичных уравнениях квадратными скобками обо-

значены активности; это позволяет упростить запись.

Аналогичные уравнения записывают для всех остальных ионных

пар и затем решают эту сложную систему уравнений на ЭВМ, учиты-

вая коэффициенты активностей. Решение дает количественное содер-

жание всех видов ассоциатов (ионных пар) в почвенном растворе.

Впервые такое решение для солончаковых солонцов осуществил

М. Б. Минкин. Расчеты показывают, что в почвенных растворах солон-

цов (табл. 16) кальций на 50—85% представлен Са

, небольшая часть

его находится в форме СаНС0

+ и СаС0

° и от 10 до 50% в форме

CaS0

°.

Сходно распределяется по ионным парам Mg

+, тогда как

натрий почти полностью представлен свободным ионом Na+. Среди

анионов в ионные пары наиболее сильно связан карбонат-ион. Свобод-

ные ионы СОз

не превышают 10—30% от суммы карбонатов. Общая

концентрация каждого элемента в растворе равна сумме его количеств

в частицах всех видов и обусловлена всеми видами взаимодействий в

75-

Натрий

Магний

Кальций

та

ел

та

+та

осо

йД

О "*

ел

ОСО

СО

та

см

та

Глубина,

см

нет

0,02

0,04

•*

СО

— "*

-*Р

О) СО

—

ОО

00 г- с»

т=р

СО СО

О СО

ОЧ

00 —

—'СМ —<

О О Ol О О

Н (- (- _

си <и <и

со

в: к в - -

О СО

•*

СО

-* *

СО СО

ОО — —1

•*

CDinCN

—1

СО О!

t^ t^cD t^

^^ ,-н

^ ^ ^* ^

CNOO

(М —iO

COt^cM

CN <М —

адьюююю

S-

t- Е- Е- „ _„

Си

О) CJ ф

СО

в я в - -

г-

со

а>

оо

ь-г- ос*

со

С- •* •*

СО

•*

—* ^ ^* "^

^J*

-н СО

- b- •* Ю

-f

r~ •* •* ^< СО

О (Ninoo

-*Ю

"Ф<М

—

—ic- 00

г~

оо оо

г-оо оо

CD-*

00 (N

ООШМОШ

ooo о о

0—12

13—21

55—65

80—90

180—190

250—260

Хлориды

Карбонаты

Гидрокарбонаты

Сульфаты

•

та

ОСО

ьо

Осо

та

CNCO

+ СО

'о"

со

О тР

ел

о-#

со

та

CN^«

СО

Глубина,

см

о оо о о

оооо

о о

Е-

Е- е-

с- со

CO CD 0J - -

Я Я В

t~~ СО

Е-

Е- Е- hN^f

со

СО О со - -

В В BCD 00

ЮСО

Е-

Е- Н Н

СО СО

а)

си а) а> - «

В В Я—^Ю

Е-

И Е- Е- Г-- Ю

а: о

<и

- -

в в в •*

см

СО

StN ОСО

—1

— •*

О f 1

М00 0101ПО

—

см

см" со"

О)"*

СП

00 •*

Г-

COCMt-

00 CD

О 00 00

ОО

Г-

СО

-сР

00 Ю

—« СО

О — 00

СО

— СМ —.—с

^ООЮОсс

оооо

оо ооа

СО СМ

—

С-

г-

1- —. t~-

Ю (N

СО

00 •*

"ФЮСО

COO CO CO CD

СО

сооо^юющ

см

оо

•* ю

•* СМ

—

—<

Г- 00

t^oo ооI

-ооа

СО'*

СМ

(МО

—' СО

С7>

СО

О Г~

OOCONIOCO

ОООООО

0—12

13—21

55—65

80—90

80—190

50—260

растворе. Это еще раз показывает, что для характеристики раствора

нельзя ограничиться суммой солей при любом ее способе выражения

или результатами определения общего количества Са, Mg и т. д. Ре-

шение задач растворимости почвенных солей, ионного обмена и других

требует полного конкретного анализа всех форм соединений, присут-

ствующих в растворе.

Активности ионов служат также количественной мерой, позволяю-

щей 'оценить поступление элементов питания в растения. Поступление

элементов питания из почвенного раствора в корневую систему расте-

ний описывается несколькими механизмами. Прежде всего происходит

диффузия ионов из почвенного раствора к поверхности корневых во-

лосков и последующая диффузия ионов через полупроницаемую мем-

брану. Процесс диффузии может идти до тех пор, пока химические

потенциалы ионов, а следовательно, и их активности не станут одина-

ковыми в двух объемах системы, между которыми происходит диффу-

зия.

Коэффициенты активности ионов в почвенном растворе и внутри

клетки при этом существенно различны, что может объяснить диффу-

зию против градиента концентрации. Другой важный механизм — ад-

сорбция и обмен ионов на поверхности корневых систем — также регу-

лируется химическими потенциалами компонентов.

Потенциалы элементов питания и потенциальная

буферная способность почвы

Активность иона в почвенном растворе может служить показате-

лем обеспеченности растений элементом питания, но только мгновен-

ной (в данный момент времени) обеспеченности. Поглощение растением

катионов и анионов снижает их концентрацию и активность в растворе;

условия питания постепенно ухудшаются. Новые порции ионов, под-

держивающие активность на прежнем уровне, поступают в раствор из

твердых фаз вследствие растворения присутствующих в твердых фазах

труднорастворимых солей, обменных реакций или разложения алюмо-

силикатов и органического вещества. Для каждого элемента в конкрет-

ной почве характерен ведущий механизм, или доминирующая реакция

поступления в почвенный раствор, хотя в разных почвах она может

быть неодинаковой. Так в почвах элювиального ряда источником К

и Са

служит почвенный поглощающий комплекс и переход катионов

в раствор осуществляется путем реакций ионного обмена. В гипсонос-

ных и карбонатных почвах доминирующей реакцией по отношению к

Са

+ становится растворение CaSCU и СаСОз-

В общей форме обеспеченность растений оценивается двумя пока-

зателями: 1) потенциал химического элемента (потенциал элементов

питания — nutrient potential) — энергетическая характеристика, опре-

деляемая как изменение энергии Гиббса в ходе реакции; 2) потенци-

альная буферная способность почв по отношению к элементам питания

растений.

Соответственно различают калийный, фосфатный и другие потен-

циалы, а также потенциальную буферную способность по отношению

к ионам калия, которую обозначают ПБС

, фосфат-ионам ПБС

и т. д.

Потенциалы элементов и буферную способность определяют только

для равновесных систем твердые фазы — почвенный раствор. Приме-

нять их к чистым растворам нельзя, поскольку обязательное условие

справедливости выведенных уравнений — наличие твердой фазы, обме-

нивающейся ионами с раствором. Изменение энергии оценивается при

этом путем мысленного переноса ионов из одного раствора в другой.

Если парциальная молярная энергия Гиббса иона М равна:

<Зм

= См°+ЯПпа

где (?м

— энергия иона в стандартном состоянии, то при переносе иона>

из раствора в стандартном состоянии в раствор с активностью, равной

ИМ,

изменение энергии Гиббса будет равно:

Д<5м

+ RT In

—GM

- RT In a

или AG

=—2,303

RTpM..

При переносе иона в противоположном направлении:

= +2,303

RTpM..

Если в одном направлении переносятся ионы Са

+, а в противопо-

ложном — ионы К

(ионный обмен), тогда:

AGca,

= — 2,303 RT (pK—0,5 рСа) = — 1364 (рК—0,5рСа).

Эта величина получила название калийного потенциала (по Вудруффу).

Величину калийного потенциала можно записать по другому:

Аёса.к-

2,303

У— .

Иными словами, величина

AG"ca,

к и является относительной мерой хи-

мического потенциала калия в почве по отношению к химическому по-

тенциалу кальция (в общем случае — к сумме Ca+Mg). Калийный

потенциал зависит от состояния кальция и магния в почве; но посколь-

ку состояние кальция и магния во многих почвах сравнительно постоян-

но,

то величина AGca, к удобна в качестве меры калийного потенциала.

Величина калийного потенциала выражается в калориях и харак-

теризует обеспеченность почв калием — это фактор интенсивности ионов

калия. По Вудруффу, оптимальным условиям питания растений соот-

ветствует величина калийного потенциала от —2500 до —3000 кал, при

потенциалах —35004—4000 кал калия недостаточно для нормального

питания растений, а при потенциалах более —2000 кал калий находит-

ся в избытке.

Величину калийного потенциала определяют путем прямого из-

мерения рСа и рК в водных вытяжках с помощью ионоселективных

электродов.

Кроме Са

в вытеснении ионов К

участвует и Mg

, поэтому бо-

лее точно формула калийного потенциала записывается следующим^

образом:

AGf=—2,3 ЯГ [рК—0,5р (Ca + Mg)].

С доминирующими реакциями связана способность почвы поддер-

живать активность ионов в почвенном растворе на сравнительно по-

стоянном уровне; это свойство называют буферностью почв по

отноше-

нию к элементам питания растений. Чем меньше меняется активность

иона при изменении внешних условий, тем выше буферность почвы,

тем более стабильны условия питания растений. Различают потенци-

альную буферную способность по отношению к ионам калия, которую-

обозначают ПБС

, фосфат-ионам — ПБС

и т.д. По Бекету,ПБС

—

это способность почвы противостоять изменению калийного потенциала.

Сущность определения ПБС

заключается в следующем. К серии

навесок почвы приливают равные объемы 0,002 М СаСЬ, содержащего'

различные количества калия. Первую навеску обрабатывают чистым

раствором

СаС1

ко второй навеске добавляют КС1 из расчета

0,2 мг-экв/л, к третьей — 0,4 мг-экв КС1 и т. д. После достижения рав-

новесия в суспензиях определяют активности ионов К

и Са

и рассчи-

тывают (или определяют в водной вытяжке на пламенном фотометре)

концентрацию ионов К

. Затем строят график, откладывая по ординате

изменение содержания калия в почве после взаимодействия почвы с

раствором — АК, а по абсциссе — отношение активностей К

и Са

В реакции обмена должно соблюдаться правило электронейтральности,

и поэтому ее записывают в следующем виде:

ПК+ + 0,5Са

-Z.

ПСа

+ + К+,

где П — анионная часть почвенного поглощающего комплекса. В связи

с этим в качестве отношения активностей берут величину а^:}^аса •

Отношение активностей ионов в растворе обозначают символом AR

(activity ratio). Теоретические кривые буферности почвы по отношению

к калию показаны на рис. 11. При малых значениях AR калий пере-

Рис.

11. Определение калийного

потенциала и потенциальной бу-

ферной способности почв по от-

ношению к калию

55"!

°>

0,0k

ходит из почвы в раствор, вытесняется 0,002 М раствором СаСЬ- По-

этому начальный участок кривой лежит ниже нулевого значения орди-

наты, а изменение содержания обменного К

в почве записывается с

отрицательным знаком —АК

- При увеличении активности ионов калия

в растворе (более высокие значения AR) калий из раствора переходит

в почвенный поглощающий комплекс, соответствующие величины обо-

значены +

АК+.

При некотором отношении активностей, обозначенном

величина ДК

=0, т. е. содержание обменного калия в почве не

изменилось. Показатель AR

является одной из важнейших химических

характеристик почв. Поскольку в точке AR

не происходит обмена

ионов между почвой и раствором (конечно, в рамках динамического

равновесия), то это отношение активностей свойственно нативной поч-

ве,

не измененной действием реагента. Аналогичный прием характери-

стики нативного состояния почв принципиально применим для любых

ионов и был использован Н. П. Карпинским для оценки кислотности

почв.

То значение рН, которое не изменяется после добавления почвы

к раствору, Н. П. Карпинский назвал изогидрическим значением рН.

Угол, под которым проходит кривая буферности АК

—AR, харак-

теризует буферность почв по отношению к калию. Чем больше угол,

чем круче расположена кривая, тем легче почва отдает или принимает

ионы калия, тем выше буферность системы твердая фаза — почвенный

раствор. При высокой буферности в ответ на изменение состава рас-

твора за счет внешних сил твердая часть почвы принимает или отдает

большие количества К

, поддерживая тем самым величину AR на срав-

нительно постоянном уровне.

На кривой буферности можно выделить два участка. Первый из

них линейный на отрезке АВ (см. рис. 11), и второй криволинейный

от точки В до пересечения с осью ординат. Строго линейная зависи-

те

мость

на

участке

АВ

сохраняется

не во

всех почвах. Линейную часть

зависимости

П. X.

Бекетт объяснял неспецифической адсорбцией

на

плоских поверхностях минералов,

нелинейную

—

специфическим

по-

глощением

на

сколах кристаллов

и в

межплоскостных промежутках.

Однако общая нелинейность изотерм ионного обмена

не

псзволяет

считать достаточно обоснованным такое упрощенное подразделение.

Продолжение линейного участка кривой буферности

до

пересечения

с осью ординат позволяет найти количество наиболее легко доступного

растениям калия

— АКо-

Экстраполяция отрезка

до

пересечения

с осью ординат дает запас менее доступного калия

— ДКх-

Найденные

этим методом количества доступного калия обычно меньше,

чем со-

держание обменного

. Это

объясняется

тем, что в

опыте использу-

ется разбавленный 0,002

раствор

СаС1

тогда

как

обменный калий

вытесняют

1,0 н.

растворами солей.

Величина буферности

для

любого отрезка кривой может быть

вы-

числена

по

формуле

ПБС

,К._ AK

— АК,

ARi — AR

где индексы

1 и 2

указывают

на

измерения

при

двух значениях

(ARi

и AR

Если зависимость прямолинейна,

то

пригодна формула:

ПБС

•АК„

&К,мг-

экВ/WOг почвы

АR

0А- ^яг

Экспериментальная кривая ПБС

"•"„о

^^^

полученная Бекеттом, показана

на

+в7

- от *^ ,

ИС

£f**^

i 1 L-

Потенциальную буферную

спо-

~nV ^Отношеии^актВносжй

собность почвы

можно выразить че-

-0JeT ""*

Са

г**а„^

ез

энергетические величины:

-OAf

ПБС''- AKi-AKa

-0,5f

AGi

—AG

,„

„ где

величина

соответствует

ка-

Рис.

12. экспериментальная характе- „..- .„ ..... .,

ристика калийного состояния почвы лииному потенциалу.

Преимущество измерения

ка-

лийного потенциала

(так же, как

фосфатного, известкового

и др.) и

вычисление

на его

основе

ПБС за-

ключается

в том, что

отношение активностей ионов

почвенных суспен-

зиях сравнительно мало зависит

от

разбавления

является

тем

самым

более устойчивой характеристой почвы,

чем

активность

или

химические

потенциалы отдельных видов ионов.

Вегетационные опыты показали,

что

поступление

растение

клевера можно выразить

как

зависимость

от

двух показателей

—

калий-

ного потенциала

ПБС

[К]

=^ +

fe-AGK,ca-f-c-lgnBC

где

[К] —

содержание калия

растениях,

A, b и с —

постоянные

ве-

личины; коэффициент корреляции достигает 0,8—0,9.

Методы определения активности

Активности ионов

почвенных растворах, вытяжках

или

суспен-

зиях можно найти экспериментально

или

рассчитать, если известен

состав раствора.