Почвенный раствор

Почвенный раствор. Основные химические и биологические процессы в почве могут совершаться только при наличии свободной воды.

Почвенная вода является той средой, в которой осуществляется миграция и дифференциация химических элементов в процессе почвообразования. Многие вещества содержатся в свободной воде в виде истинных или коллоидных растворов, поэтому свободную почвенную воду правильнее называть почвенным раствором. Почвенный раствор играет настолько важную роль в почвообразовании и питании растений, что Г. Н. Высоцкий образно называл его кровью почвы.

Большая часть соединений находится в почвенном растворе в виде ионов. Основные анионы [НСО3]~, [NO2]~ и [NO3]~ поступают в почвенный раствор преимущественно в результате биологических процессов. В тропиках некоторое количество (до 40 кг/га) азотной кислоты попадает в почву из атмосферы, где оксид азота образуется в результате грозовых разрядов. Основная масса оксидов азота в почве связана с микробиологическими процессами нитрификации. Содержание фосфат-, лор- и сульфат-ионов обусловлено преимущественно растворением соответствующих минералов и разрушением растительных остатков. Преобладающую часть анионов почвенного раствора незасоленных почв обычно составляет гидрокарбонат-ион. В засоленных почвах резко возрастает содержание хлоридов и сульфатов

Среди катионов в почвенном растворе постоянно находятся 1 значительном количестве Са2+, Mg2+, Na+, K+, NH4+, H+. 3 почвенном растворе некоторых почв содержатся Fe3+, Fe2+, А13+. В растворе засоленных почв резко увеличивается количество Na+ и Mg2+, а из рассеянных химических элементов — Sr2+ и В3+. Помимо минеральных соединений в почвенном растворе постоянно присутствуют водорастворимые органические соединения: фульвокислоты, органические кислоты, аминокислоты, ахара, спирты и др.

Осмотическое давление раствора определяется количеством частиц (ионов, молекул или коллоидных частиц), находящихся единице объема раствора. Поэтому растворы почв, содержащие легкорастворимые соли, обладают высоким осмотическим давлением. В засоленных почвах осмотическое давление в 4 раза выше , чем в незасоленных. Если осмотическое давленe почвенного раствора больше, чем клеточного сока, то превращается поступление воды в корневые клетки и растение погибает от физиологической сухости.

Состав и концентрация почвенного раствора обусловливают его активную реакцию. Активная реакция (актуальная кислотность) определяется концентрацией в растворе ионов Н+. Вода, в слабой степени подвергаясь электролитической диссоциации, распадается на два иона: Н+ и ОН-. Концентрация этих ионов ничтожна: произведение [Н+] • [ОН-] = 10-14. В идеально чистой воде должно находиться равное количество обоих ионов

Добавление кислоты повышает концентрацию Н+ -ионов [Н+] > 10-7. В этом случае раствор обладает кислой реакцией. Присутствие оснований повышает концентрацию ОН -ионов’ [ОН»] > 10-7. Реакция раствора становится щелочной. Так как иметь дело с такими малыми величинами неудобно, то оперируют с отрицательным десятичным логарифмом концентрации Н+ -иона. Этот логарифм обозначают рН. Следовательно PH = -lg[H+].

В нейтральных растворах рН = 7 , в щелочных — больше 7, в кислых — меньше 7. рН почвенного раствора изменяется от 3 до 9, при этом по значению рН различают :

Почвы рН

Сильнокислые ……………………………………………………….3,0—4,5

Кислые ………………………………………………………………….3,5—5,5

Слабокислые…………………………………………………………. 3,5—6,5

Нейтральные…………………………………………………………. 6,5—7,0

Слабощелочные…………………………………………………….. 7,0—7,5

Щелочные…. …………………………………………………………7,5—8,5

Сильнощелочные ….. …………………………………………..8,5 и более

Степень кислотности почв является весьма важным показателем, так как характеризует многие генетические и производственные качества почвы. Как правило, в кислых почвах отсутствуют хлориды, сульфаты, карбонаты. В нейтральных почвах присутствуют карбонаты. В почвах с щелочной реакцией накапливаются не только карбонаты, но также сульфаты и хлориды. Различные растения нормально развиваются в определенных интервалах значения рН. Установлено влияние концентраций водородных ионов в почвенном растворе не только на высшие растения, но и на микробиологические процессы, а вместе с тем и на весь ход почвообразования.

Почва обладает буферностъю, т. е. свойством сохранять свою реакцию при сравнительно небольшом добавлении кислот или щелочей. Буферность почв обусловливается в основном составом поглощенных оснований. При воздействии кислоты на почву с нейтральной реакцией произойдет обмен поглощенных оснований на ион водорода кислоты, а в растворе образуется нейтральная соль:

В силу того что ионы водорода будут изъяты из раствора и адсорбированы почвой, концентрация ионов водорода существенно не изменится.

При взаимодействии щелочной соли с кислой почвой произойдет обмен между основаниями солей и поглощенными ионами водорода, в результате чего основания будут сорбированы, а вытесненные ионы водорода перейдут в раствор и увеличат кислотность почв до исходного уровня.