Д.С. Орлов - Химия почв (1114534), страница 28
Текст из файла (страница 28)
Это поясняет, почему адсорбционные процессы и ионный обмен описываются сходными по форме уравнениями.К уравнению Ленгмюра легко привести и уравнение Керра, еслисчитать, что почвой поглощается только один катион из раствора, аконцентрация второго катиона, находящегося в избытке, в ходе реакции практически не меняется.Поэтому в зависимости от поставленной задачи реакцию поглощения или обмена катионов почвами можно описать с той или инойстепенью приближения различными уравнениями.
Но решить задачуо механизмах взаимодействия и типах связи только на основе уравнения изотермы практически невозможно.101Обменные катионы в почвах СССРСостав обменных катионов в различных типах почв изменяется вшироких пределах. Эти изменения закономерны, обусловлены типомпочвообразования, водно-солевым режимом почв и хозяйственной деятельностью человека.Практически все почвы в составе обменных катионов содержаткальций и магний; чаще кальций преобладает.
В почвах с промывнымводным режимом и кислой реакцией присутствуют Н+ и АР+, в почвахзасоленного ряда — Na+. Обменный К + — непременный компонентпочв, но доля его невелика (табл. 23).В зависимости от содержания обменных Н+ и А13+ (точнее, гидролитической кислотности, см.
с. 130) все почвы можно разделить на двебольшие группы: почвы насыщенные основаниями и почвы не насыщенные основаниями. Насыщенные основаниями почвы не содержатН+ и А13+, обменные катионы представлены только обменными основаниями, количество которых соответствует величине реальной емкостикатионного обмена.По Д. Хиссинку, степень насыщенности почв основаниями определяется по формуле:У = —-100,Тгде V — степень насыщенности почв основаниями в % от ЕКО, S —сумма обменных оснований и Т — емкость катионного обмена.Почвы не насыщенные основаниями содержат некоторые количества обменных Н+ и А13+, и для них всегда S<T.
В эту группу почввходят подзолистые, дерново-подзолистые, болотные, серые и бурыелесные почвы, некоторые черноземы и почвы влажных субтропиков.Степень насыщенности основаниями может возрастать при сельскохозяйственном использовании почв, достигая 100% в сильно известкованных (или переизвесткованных) почвах.Для нахождения степени насыщенности почв основаниями определяют гидролитическую кислотность Н и сумму обменных оснований S,находившихся в почве в момент измерения. Тогда:V=—$— -100.S+HПри S + # = 7 " эта формула совпадает с формулой Хиссинка.
Но таккак емкость катионного обмена определяется в стандартных условияхи может существенно отличаться от величины 5 для нативной почвы,то при нахождении величины V предпочтительнее пользоваться последней формулой.Насыщенные основаниями почвы — это преимущественно степные:черноземы, каштановые, сероземы, бурые и серо-бурые степные, а также почвы различных зон, сформированные при участии жестких грунтовых вод или на карбонатных породах.Среди почв, насыщенных основаниями, особую группу составляютпочвы, содержащие в значительных количествах обменный Na+.
К нимотносятся солонцеватые почвы, солонцы, многие солончаки. Присутствие в ППК обменного Na+ не всегда вызывает проявление солонцеватости. Под солонцовым процессом понимают повышение дисперсности и гидрофильности твердых фаз почвы, сопровождающееся ростомщелочности. Это приводит к резкой дифференциации почвенного профиля и появлению неблагоприятных агрономических свойств солонцо102Т а б л и ц а 23Состав обменных катионов в почвах СССР, мг-экв/100 г почвы(по Ремезову и другим авторам)ПочваГоризонтГлубина,смСа2+Mg2+Н+ + А1 3+Na+1234567ТундроваяполигональнаяТундроваяглееваясуглинистаяАСА,GСАо'А"GА,АаВ,—Торфяно-глееваяСильноподзолистаяглинистаяПодзоллегкосуглинистыйв2AtА2в,ваСДерново-подзолистаяпесчанаяАпахВ!ваСерая лесная оподзоленнаяВзА,АаBiваТемно-серая леснаяЧернозем типичныйСА,А2В,ВСА,ААТемно-каштановаяАпахКаштановаясуглинисто-супесчанаяАпахСолонец(ЗападнаяСибирь)А,А2в,в2в,ваСолонец средне-столбчатый—Остаточно-солончаковатый солонец—0-625—5563—700—1010—2050—602—55—3030—4060—704—1420—3035—4560—7090—1000—1018—2650—6075—850—1618—2830—4060—70130—1401—1020—3060—70115—1250—1020—3060—700—1030—4050—600—1020—3040—500-55—1010—2424—270—1213—2731—4156—660—58—1315—2024—2910,04,06,75,08,07,00,991,9913,92,67,811,21,81,53,811,410,70,90,20,30,512,52,57,010,013,537,726,025,133,539,134,627,227,626,623,511,210,53,427,022,810,613,919,924,319,016,313,417,618,58,75,95,84,91,50,60,60,130,391,11,73,13,30,60,40,72,22,10,30,10,10,12,50,50,81,72,56,26,14,12,16,03,42,75,55,64,94,53,05,620,316,732,039,85,86,76,56,88,97,810,49,3——0,7—140,0129,528,914,18,712,710,29,26,65,45,14,82,31,10,60,72,52,03,22,92,62,11,62,90,8—————————————1,01,01,11,72,22,43,84,312,515,51,35,55,66,44,713,215,618,6Продолжение табл.
23>Серозем типичный23А,А0—35—1520—3050—6Q0—1020—3060—700—45—1040—5080—900—816—2440—4864—720—510—1530—35>60в.в2——КрасноземДерново-подзолистаясубтропическаяБурая горно-лесная—А,А2в.BgА,АВ,вB s2Горно-луговаяальпийскаясубА,/AjВС411,97,16,55,71,91,00,91,291,110,860,549,82,11,41,429,814,15,82,651,51,41,71,74,31,22,01,921,021,081,467,43,02,73,08,23,61,10,667———0,70,71,00,912,18,28,921,422,516,530,08,912,111,612,8следы3,93,52,8—.————.—•—————————вого горизонта. Появлению этих свойств способствует обменный Na+,если имеются условия для его отдиссоциации. При избытке легкорастворимых солей, когда диссоциация обменных катионов подавлена,даже высокое содержание обменного Na+ не приводит к появлениюпризнаков солонцеватости.
Однако в таких почвах высока потенциальная опасность осолонцевания, которая может реализоваться, например, при орошении или промывках почвы для удаления легкорастворимых солей. Учитывая особую роль натрия, солонцы разделяютна виды, различающиеся по содержанию в гор. Bi обменного Na+(в % от суммы обменных оснований):многонатриевыесредненатриевыемалонатриевыеболее 25%,10—25%,менее 10%.Закономерности изменения состава обменных катионов в почвахзонально-генетического ряда отражают главным образом нарастаниестепени минерализации почвенных растворов и их состав. Кислым слабоминерализованным или пресным водам северных областей соответствует присутствие или даже преобладание в ППК таких катионов,как Н+ и А13+.
В серых лесных почвах и, особенно, черноземах преобладает уже Са2+, он удерживается прочнее, чем катионы Mg 2+ и Na+.И наконец, в засоленных или прошедших стадию засоления, почвах вбольших количествах обнаруживается обменный Na+ (табл. 23).Приведенные материалы показывают, что состав обменных катионов определяется двумя главными причинами: концентрацией и составом почвенного раствора, с одной стороны, и коэффициентами селективности при распределении катионов между ППК и равновесным почвенным раствором, с другой. Экспериментально найденные коэффициенты селективности (их часто неточно называют константами обмена)изменяются даже для одной пары катионов в довольно широких пределах.
Выше было показано, что это зависит от содержания гумуса,минералогического состава почв и соотношения катионов в ППК. Например, вычисленные по уравнению Никольского коэффициенты селек104тивности для реакции обмена на черноземе: ПСа 2+ +2Ыа + *±ПЫа2 + +-fCa 2+ , по данным различных авторов, колеблются от 4до 16 (табл.24).Т а б л и ц а 24Коэффициенты селективности (Л" ) катионов между ППК черноземов ипочвенным растворомОбменивающиеся катионыСа22+—Na+2Са2 +—Mg +Sr +—Na+К+—Na+Li+—Na+ОбменивающиесякатионыК4-161,5—36,5—181—40,5—1Cu2+—Co2+Cu2+—Mg2+Co2+—Mg2+Cu2+—Ni2+К2—32—31,2-1,41,9—2,1Сложившийся в естественных условиях состав обменных катионовсущественно изменяется при сельскохозяйственном использованиипочв. Целенаправленное регулирование состава обменных катионовосуществляется при известковании и гипсовании почв, однако не редкислучаи, когда изменения состава обменных катионов происходят в неконтролируемых условиях.
Наибольшее влияние на состав обменныхкатионов оказывает внесение минеральных удобрений, орошение почви их осушение, отражающееся на их солевом режиме.Внесение минеральных удобрений без сопутствующего известкования влечет за собой увеличение кислотности почв, нарастание степениненасыщенности почв основаниями, увеличение доли Н+, А13+ и иногдаК+ в составе ППК. Об изменении кислотности почв и содержания обменного А13+ при длительном применении минеральных удобрений безизвесткования можно судить по данным табл. 25.Т а б л и ц а 25Изменение некоторых свойств дерново-подзолистой почвы под влияниемминеральных удобрений (по Лебедевой, 1976)ГодПоказатель,мг-экв/100 гВариант опытаОбменная кислот без удобренийностьNPKГидролитическая без удобренийкислотностьNPKА13+без удобренийNPK195319591967197119740,870,915,65,70,870,901,001,856,07,21,001,841,062,087,17,51,062,080,921,906,17,80,922,010,811,806,87,50,811,80Свойства почвы динамичны и все показатели во времени меняются,однако под влиянием минеральных удобрений (NPK.) относительно иабсолютно нарастает обменная и гидролитическая кислотность и содержание А13+.
Если в 1953 г. при закладке опыта обменная кислотность была почти одинаковой на контроле и в опыте с NPK (0,87 и0,91 мг-экв/100 г), то к 1974 г. в опыте с NPK она уже более чем в2 раза превышает кислотность почвы контрольного варианта (0,81 и1,80 мг-экв/100 г). Устранение нежелательного изменения состава обменных катионов достигается в данном случае известкованием.105Не менее сильное влияние на состав обменных катионов оказывает орошение степных почв водами различной степени минерализации.
Воды рек и водохранилищ аридных районов, используемые дляорошения, обычно содержат заметные количества натриевых солей.Например, в водах Нила концентрация Na+ составляет 0,3—0,7 мг-экв/л, тогда как сумма Са2+ и Mg2+ — около 2—3 мг-экв/л.В водах Цимлянского водохранилища количество Na + превышает содержание Са2+, и оно только в 1,5—2 раза меньше, чем сумма Са 2+ иMg2+.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
