Вопрос 33. Щёлочность почв, её виды, расчёт доз гипса.

Щелочность почв различают актуальную и потенциальную.

Актуальная щелочность обусловлена наличием в почве гидролитически щелочных солей Na₂CO₃, NaHCO₃, Ca(HCO₃)₂ и др. При их диссоциации повышается содержание ОН^– ионов: Na₂CO₃ + 2НОН ↔ Н₂CO₃ + 2Na⁺ + 2ОН^–

Потенциальная щелочность обусловлена содержанием обменно-поглощенного Na⁺, который может переходить в раствор и подщелачивать его.

Na⁺ Н⁺

[ППК] Na⁺ + Н₂CO₃ ↔ [ППК] Н⁺ + Na₂CO₃

Сильная щелочность или кислотность оказывает неблагоприятное действие на развитие растений и микроорганизмов, усиливает пептизацию почвенных коллоидов, ухудшает структурное состояние почвы и её физические свойства.

Щелочность почв – это способность почв нейтрализовывать компоненты кислой природы и подщелачивать воду. Различают актуальную и потенциальную щелочность:

Актуальная щелочность – обусловлена присутствием в почве гидролитически щелочных солей: Na₂CO₃, NaHCO₃, Ca(HCO₃)₂, MgCO₃, Mg(HCO₃)₂ и др.

Na₂CO₃ + 2НОН - H₂CO₃ + 2Na + 2OH^-

Эти соли увеличивают концентрацию ионов ОН^- в почвенном растворе, рН становится щелочной.

Потенциальная щелочность – определяется содержанием обменно-поглощенного натрия в ППК, который переходя в раствор, подщелачивают его. Потенциальную щелочность отдельно не оценивают, и щелочность почвы выражают по значению актуальной щелочности. Мелиорация солонцовых почв:

Определение потребности почвы в гипсовании и расчет дозы гипса

Потребность почв в гипсовании устанавливают по степени их солонцеватости, которая обусловлена долей обменного натрия (Nа) от общего количества обменных катионов (EKO). Расчет ведется по формуле:

Nа, % = Nа / EKO ×100.

Расчет дозы гипса:

Дозу гипса устанавливают по содержанию обменного натрия и определяют по формуле:

CaSO₄ ×2H₂O = 0,086 (Na – 0,1 × ЕКО) ×h×d, где

Na – содержание в почве обменного натрия, мг-экв. на 100 г почвы;

0,1 × ЕКО – количество натрия (свыше 10%), на которое гипс не вносится, мг-экв. на 100 г почвы;

0,086 – эквивалентная масса гипса, мг;

h – высота мелиорируемого слоя, см;

d – плотность сложения мелиорируемого слоя.

Непременным условием успешной мелиорации является удаление побочных продуктов реакции гипсования (Na₂SO₄) из корнеобитаемых горизонтов почвы, во избежание ее вторичного засоления, а это достигается при достаточном естественном увлажнении. Поэтому гипсование целесообразно сочетать с мероприятиями, усиливающими промывание почвы (снегозадержание, дренирование), особенно эффективно в условиях орошения. Орошение способствует удалению натриевых солей из почвенной толщи и предотвращает возможность вторичного осолонцевания или засоления почвы. Мелиорирующее действие гипса зависит от степени перемешивания его с почвой. Поэтому гипс обязательно заделывают под глубокую зяблевую вспашку, чтобы солонцовый горизонт лучше перемешать с ним и верхним надсолонцовым горизонтом. Причем, способы внесения гипса зависят от глубины залегания солонцового горизонта.

Гипсование является дорогостоящим мероприятием, а малорастворимый гипс – мелиорантом медленного действия. Среди природных соединений, содержащих кальций, в мелиорации солонцов наибольшее распространение получили глиногипс, карбонатно-гипсовая порода, фосфогипс, сыромолотый гипс. Глиногипс содержит 70-90% гипса, до 11% карбоната кальция, примеси магния, натрия, калия, ряд микроэлементов: медь и марганец. Глиногипс является эффективным мелиорантом, особенно в условиях орошения, и оказывает положительное действие на почву и ее плодородие в течение 5-6 лет после внесения.

Аналогичное воздействие на солонцовые почвы оказывает карбонатно-гипсовая порода. Она легко добывается открытым способом и не нуждается в предварительной подготовке и переработке, а по мелиоративному действию не уступает гипсу.

Фосфогипс является крупнотоннажным отходом производства двойного суперфосфата и преципитата. Представляет собой очень тонкий порошок серого или белого цвета, содержащий 75-85% гипса, 0,5-0,6% фосфорной кислоты, 5-6% глины и воду. Фосфогипс гораздо дешевле гипса, обладает более высокой растворимостью, а присутствие в нем водорастворимого фосфора усиливает мелиорирующий эффект. Его использование несколько осложняется высокой гигроскопичностью, поэтому фосфогипс рекомендуется подсушивать и гранулировать в заводских условиях, чтобы он содержал не более 15% свободной влаги.

Сыромолотый гипс получают путем размола природных залежей гипса. Это белый или серый порошок, содержит 71-73% гипса, в воде растворяется слабо. Важное значение имеет тонина его размола. Согласно принятому стандарту, все частицы гипса должны проходить через сито с отверстием 1мм и не менее 70-80% через сито с отверстиями 0,25мм. Влажность молотого гипса не должна превышать 8%, иначе он слеживается, при хранении превращается в глыбы и комки.

Вопрос 34. Буферность почв.

Буферностью почвы называют способность жидкой и твердой фаз почвы противостоять изменению условий среды. Буферной способностью, или буферностью, называют способность почвы противостоять изменению реакции почвенного раствора.

Реакция почвенного раствора может изменяться вследствие накопления кислых продуктов разложения органических остатков, под влиянием выделения корнями растений углекислоты и Н-ионов, образования азотной кислоты при нитрифицирующей деятельности микроорганизмов. Реакция почвенной среды может существенно измениться при внесении физиологически кислых или физиологически щелочных минеральных удобрений. При этом изменение реакции на разных почвах будет неодинаково. На одних действие подкисляющих или подщелачивающих веществ будет проявляться больше, на других меньше вследствие разной буферной способности почв.

Различают буферную способность почв против изменения реакции в сторону подкисления и буферную способность против изменения реакции в сторону подщелачивания. Буферность зависит от химического состава и емкости поглощения почвы, состава поглощенных катионов и свойств почвенного раствора.

Буферные свойства

 - Буферность почвенного раствора связаны главным образом с буферностью твердой фазы почвы, с которой раствор находится в постоянном взаимодействии. Важнейшую роль при этом играют содержание свободных карбонатов, а также количество и состав обменных катионов. При значительном содержании в ППК поглощенных Са²⁺ или Mg²⁺ последние при появлении в растворе Н+ будут обмениваться.

- Буферность зависит от состава и свойств почвы и свойств почвенного раствора. Буферность почвенного раствора зависит от наличия ионов Na+, К+, Са2+, Мg2+, СО32- и НСО3-, растворенного СО2, гуматов, фульватов и некоторых других веществ. Буферность почвенного раствора обусловлена присутствием солей сильных кислот и слабой кислоты, которые и создают буферность. Сильными основаниями являются Nа, К, более слабыми — Са, Мg. Органические слабые кислоты — ГК, ФК.

- Буферность почвенного раствора обусловлена также присутствием в нем буферных систем, представленных смесью слабых кислот и их солей. Наибольшее значение в буферных свойствах почвенного раствора имеет система Н2СО₃ + Са(НСО₃)₂.

- Буферность почвы зависит от механического состава почв. У тяжелых почв, например, глинистых или суглинистых, буферная способность проявляется за счет большего содержания илистых и коллоидных частиц, которые, в свою очередь, содержат значительное количество поглощенных катионов, таких, как Са, Мg. Если в такую почву внести кислоту, то подкисления не произойдет в силу обменной реакции.

Чем выше емкость поглощения почвы, тем больше ее буферная способность. Наиболее высокой буферной способностью характеризуются тяжелые хорошо гумусированные почвы.

Почвы с высокой степенью насыщенности основаниями (черноземы, каштановые, дерновые, перегнойно-карбонатные и другие) обладают высокой буферной способностью против подкисления: весь водород почвенного раствора у них обменивается на поглощенные основания, вследствие чего водородный ион оказывается связанным коллоидными частицами.

Буферность почвы характеризуется числом миллилитров кислоты или щелочи, которое необходимо прибавить, чтобы изменить концентрацию Н-ионов в почвенном растворе.

В почвах с низкой буферностью (например, песчаных и супесчаных, дерново-подзолистых) возможны резкие сдвиги реакции почвенного раствора при внесении высоких норм физиологически кислых и физиологически щелочных удобрений, что неблагоприятно сказывается на урожайности сельскохозяйственных культур. Поэтому рекомендуется увеличивать емкость поглощения таких почв для повышения их буферности систематическим внесением больших норм органических удобрений.

Буферная способность дерново-подзолистых почв повышается после внесения извести, органических удобрений и при посеве бобовых культур. Комплекс этих мер нейтрализует почвенную кислотность, повышает емкость поглощения и насыщенности почв основаниями; в результате чего в почвах повышается биологическая активность, улучшаются их агрофизические свойства и питательный режим.

Буферность почв и ее роль в применении удобрений. Способность почвы противостоять повышению кислотности зависит прежде всего от наличия в ней избытка карбонатов кальция и других металлов. Внесенные в такие почвы кислые соединения будут нейтрализованы карбонатами, и реакция почвенного раствора не изменится или изменится очень незначительно. Поэтому карбонатные почвы всегда обладают весьма высокой буферностью в отношении кислот.

Аналогичным образом объясняется буферность почв, в почвенном растворе которых присутствуют свободные слабые кислоты и их кислые соли. Если в эти почвы вносить щелочные соединения, то и здесь реакция почвенного раствора не сдвинется резко в щелочную сторону, поскольку внесенные щелочные вещества будут частично нейтрализованы почвенной кислотностью.

В почве могут накапливаться как кислоты, так и щелочи: кислоты —при разложении органических остатков и внесении в почву физиологически кислых солей, щелочи — главным образом при удобрении почв физиологически щелочными солями. Накопление этих соединении в почве могло бы привести к резким изменениям реакции почвенного раствора до вредных для растений пределов. Но в действительности этого не происходит благодаря буферной способности почв. Следовательно, буферность играет большую роль в плодородии почв.

Песчаные почвы с ничтожным содержанием коллоидных частиц менее буферны, чем почвы суглинистые и глинистые. Почвы, более богатые гумусовыми веществами, обладают и большей буферностью. Поэтому систематическое внесение в почву органических удобрений — один из важнейших агротехнических приемов повышения буферной способности почв.

Практика сельского хозяйства показывает, что в слабоудобренных почвах реакция среды может довольно резко меняться от внесения физически кислых или щелочных удобрений. В почвах, обладающих большой буферной емкостью, этого не происходит.

Буферность почвы можно повысить путем внесения органических и минеральных коллоидов. В кислых почвах буферную емкость по отношению к кислотам можно повысить известкованием. На почвах с малой буферностью рекомендуется вносить минеральные удобрения, особенно физиологически кислые и физиологически щелочные, в несколько приемов и малыми дозами, чтобы предотвратить резкое изменение реакции среды.

При использовании одних минеральных удобрений нередко ухудшаются некоторые свойства почвы. Так, под влиянием систематического применения физиологически кислых удобрений в дерново-подзолистых почвах увеличивается почвенная кислотность, содержание подвижного алюминия, усиливается химическое закрепление фосфатов. От совместного внесения органических удобрений с минеральными повышается буферность почвы и предохраняется фосфор вносимых минеральных удобрений от сильного поглощения в почве.