Катионообменная способность почв

Это свойство почвы поглощать твердые, жидкие, газообразные вещества или увеличивать концентрацию у поверхности коллоидов.

К. К. Гедройц выделил пять видов поглотительной способности почв: механическую, биологическую, химическую, физическую и физико-химическую.

Механическая поглотительная способность. Это свойство почвы задерживать в своих порах частицы из фильтрующихся суспензий. Механическое поглощение зависит от гранулометрического состава и сложения почвы. Глинистые и суглинистые почвы поглощают даже тонкодисперсные частицы. У песчаных почв рыхлое крупнопористое сложение, поэтому они слабее поглощают взвешенные частицы.

На механическом поглощении основан прием кольматажа (заиливания) для уменьшения фильтрации воды через дно и стенки канала. Кольматаж применяют также для улучшения водных и физических свойств закамненных и грубозернистых песчаных почв.

Биологическая поглотительная способность. Обусловлена избирательным поглощением растениями и микроорганизмами необходимых для их жизни элементов (азота, фосфора, калия и др.). Усваиваемые ими растворимые соединения превращаются в белковые вещества, нуклеиновые кислоты, клетчатку и другие компоненты живых тканей. Благодаря биологическому поглощению почва систематически обогащается органическим веществом, азотом и зольными элементами питания. При этом значительно уменьшается геохимический сток минеральных удобрений, внесенных в почву.

Химическая поглотительная способность. Этот вид поглотительной способности связан с образованием нерастворимых в воде соединений. При взаимодействии катионов Са²⁺, Al³⁺, Fe³⁺ и отчасти Mg²⁺ с растворимыми в воде сульфатами, карбонатами и фосфатами образуются йерастворимые соединения, выпадающие в осадок. Например, при внесении в почву фосфорного удобрения в результате взаимодействия аниона фосфорной кислоты с катионом кальция выпадает в осадок ортофосфат кальция:

2К₃РО₄ + 3Ca(NО₃)₂ = 6KNO₃ + Са₃(РО₄)₂.

Физическая поглотительная способность. В результате физической поглотительной способности молекулы концентрируются на поверхности почвенных частиц.

Адсорбцией называют способность почвы поглощать целые молекулы поверхностью дисперсных частиц. В основе этого явления лежит сила молекулярного притяжения. Она обусловлена свободной энергией молекул и ионов, находящихся на поверхности твердой фазы почвы. Чем сильнее степень раздробленности частиц и чем больше их общая поверхность, тем сильнее будет адсорбционная способность почвы.

Почвой поглощаются различные соли из растворов и газообразные вещества. При этом некоторая часть растворимых соединений удерживается от вымывания, а газообразные соединения, например аммиак, от улетучивания в атмосферу.

Однако такие вещества, как нитраты и хлориды, почвой не поглощаются. Поэтому нитратные удобрения лучше вносить незадолго до посева сельскохозяйственных культур или в виде подкормок. Это предотвратит загрязнение водоемов и обеспечит более эффективное использование удобрений.

Физико-химическая поглотительная способность (обменная адсорбция). Это способность почвы обменивать некоторую часть катионов диффузного слоя коллоидной мицеллы на эквивалентное количество катионов, находящихся в почвенном растворе. Известно, что минеральные соли и кислоты в почвенном растворе в определенной степени диссоциируют (распадаются) на катионы и анионы. Поскольку большая часть почвенных коллоидов имеет отрицательный заряд, то из раствора поглощаются в основном положительно заряженные ионы, то есть катионы. Обмен катионов почвенного раствора на катионы, находящиеся в твердой фазе почвы, происходит эквивалентно.

Значение катионообменной способности почв:

1. От состава обменных катионов зависит структура почвы, физические свойства, их пептизируемость (обменный Na вызывает п. тонкодисперсной части почв) и агригированность (обменный Са повышает степень а., формирует водопрочную структуру).
2. От состава обменных катионов зависят поглощение органических веществ твердыми фазами, образование органоминеральных соединений.
3. Реакции обена катионов влияют на рН почвенного раствора и его солевой состав.
4. Обменные катионы – оин из непосредственных источников элементов минерального питания растений (в частности определяют обеспеченность почв К по содержанию обменного калия)
5. Состав обменных катионов – один из важнейших показателей, используемых при диагностике и классификации почв.
6. Состав О.К. и его ожидаемое изменение учитывают при составлении проектов промывок засоленных почв и полива почв минерализованными водами.
7. Законы катионного обмена являются теоритической основой для некоторых видов химической мелиорации почв – известкования кислых почв и гипсования солонцов.