Вопрос 25

Вопрос 25.Кислотность и щелочность почвы. Мероприятия по их регулированию. Почвенно-поглощающий комплекс.

По формам проявления кислотных и щелочных свойств почв принято различать актуальную и потенциальную кислотность и щелочность.

Актуальные кислотность и щелочность характеризуются концентрацией ионов водорода и гидроксила в почвенном растворе.

Степень кислотности и щелочности почвенных растворов, вытяжек и суспензий оценивают величиной рН. Количественно кислотность и щелочность определяют по содержанию титруемых, соответственно, щелочами (обычно NaOH) или кислотами (НС1) веществ, обладающих кислыми или щелочными свойствами.

На практике чаще измеряют рН водной вытяжки или водной суспензии, а не рН почвенных растворов. Кислотность почвенных растворов связана с присутствием в почвах свободных органических (главным образом гумусовых) и неорганических (преимущественно угольной) кислот и других органических и минеральных соединений, способных оказывать влияние на кислотно-основное равновесие в почвенных растворах. Среди таких органических компонентов почв следует назвать соединения, содержащие фенольные ОН-группы, а среди минеральных компонентов — соединения, содержащие катионы А13+ и Fe3+, кислотные свойства которых соизмеримы с кислотными свойствами таких кислот, как угольная и уксусная.

Кислотные свойства катионов и основные свойства анионов определяются их способностью к гидролизу (константой гидролиза). Константа гидролиза КГ иона равна:

 КГ = КW / КД, где

 КW – ионное произведение воды;

КД - константа диссоциации слабого электролита (кислоты или основания), которым образована соль

 Определенного вклада в щелочность следует ожидать и от ионов H3SiO4- и Н2ВО3-. Однако в реальных условиях, поскольку вклад в формирование щелочности зависит не только от константы гидролиза, но и от концентрации соответствующих ионов, в большинствепочв щелочность определяется присутствием карбонат-ионов. Рассмотренное ранее при анализе карбонатного равновесия в природных водах уравнение позволяет связать активность ионов водорода в растворе с равновесным значением парциального давления СО2 над ним и произведением растворимости карбоната кальция, характеризующим твердую фазу карбонатной системы:

 

, где (121)

  – активность ионов водорода в растворе;

– парциальное давление СО2; К1 и К2 –константы диссоциации угольной кислоты по первой и второй ступеням соответственно;

Кг(со2) – константа Генри для диоксида углерода;

и  коэффициенты активности соответствующих ионов;

– произведение растворимости карбоната кальция.

Потенциальные кислотность и щелочность почв проявляются в результате различных воздействий на почву. В настоящее время понятие потенциальной кислотности почв разработано значительно более подробно, чем понятие потенциальной щелочности, сведений о которой недостаточно.

Потенциальную кислотность почв принято определять при воздействии на почву растворов хлорида калия (обычно 1 н. раствор КС1) – обменная кислотность – или растворов гидролитически щелочной соли (обычно 1 н. раствор CH3COONa) – гидролитическая кислотность.

Обменную кислотность оценивают по величине рН солевой вытяжки. Для количественного определения кислотности солевую вытяжку титруют раствором щелочи.

Материальным носителем обменной способности почв является почвенный поглощающий комплекс (ППК) — совокупность минеральных, органических и органо-минеральных соединений высокой степени дисперсности, нерастворимых в воде и способных к обменным реакциям. Поглотительной способностью обладала коллоидные частицы (0,001—0,200 мкм) и в меньшей степени предколлоидная фракция (0,2—1,0 мкм).

Основным механизмом обменной поглотительной способности почв является процесс сорбции. Природа и состав ППК связаны с типом почвообразования. Общее количество поглощенных (обменных) катионов называется емкостью поглощения, или емкостью катионного обмена (ЕКО). Она зависит от содержания в почве илистой фракции, природы ППК и реакции среды. Емкость катионного обмена больше в почвах тяжелого гранулометрического состава, чем в легких. Органические коллоиды обладают более высокой ЕКО, чем минеральные. Минеральные коллоиды в почвах, содержащих монтмориллонит, характеризуются большим ЕКО, чем в почвах с преобладанием каолинита и гидрослюд. В обменной форме находятся многие макро — и микроэлементы минерального питания растений. Наиболее важны для диагностики процессов почвообразования и плодородия почв обменные катионы почвенного поглощающего комплекса: Са2+, Mg2+, Na+, Н+, Аl3+.

Вопрос 26. Большой геологический и Малый биологический круговороты веществ в природе

Под биологическим круговоротом понимается циркуляция веществ между почвой, растениями, животными и микроорганизмами. Большой (геологический), наиболее ярко проявляющийся в круговороте воды и циркуляции атмосферы. Биологический  круговорот  элементов  включает  поглощение растениями  из  атмосферы  углекислоты  и  кислорода,  а  из  почвы – азота, кислорода, калия, кальция, магния и многих других элементов, построение из них растительных организмов, разложение отмерших растительных остатков, освобождение  элементов (минерализация),  вовлечение  этих  элементов  в новый биологический круговорот.

 1.Большой геологический круговорот веществ в природе

 Каждое природное тело или образование имеет свои функции, причем различного масштаба. Функции почвы глобальные и многогранны.

Одной из важнейших глобальных функций почвы является обеспечение постоянного взаимодействия большого геологического и малого биологического круговоротов веществ на земной поверхности.

В ранний абиотический период геологической истории это были геохимические  циклы.

С появлением жизни на Земле они были трансформированы в биогеохимические  циклы.

С появлением человека и образованием техносферы эти циклы постепенно трансформировались в технобиогеохимические циклы, играющие все возрастающую роль в глобальной циркуляции веществ.

Большой геологический круговорот веществ – геологические процессы превращения и перемещения массы горных пород на протяжении геологических эпох.

Большой геологический круговорот веществ включает следующие главные циклы:

появление изверженных пород на земной поверхности — выветривание —почвообразование — эрозия и денудация — накопление континентальных и океанических осадков — метаморфизм осадков — выход на поверхность осадочных пород с новым циклом выветривания, почвообразования, денудации и осадконакопления либо их опускание в геосинклинальных областях в мантию и переплавка, после чего опять выход на поверхность в новом цикле вулканизма.

 2.Малый биологический круговорот веществ

 Важнейшую роль в большом геологическом круговороте веществ играют малые биологические и техносферные циклы, попадая в которые элементы надолго выключаются из глобального геохимического потока, многократно участвуя в бесконечных преобразованиях вещества земной поверхности.

Особенно большое значение для почвообразования имеет малый биологический круговорот веществ.

 малый биологический круговорот веществ, согласно В.Р. Вильямсу, есть процесс превращения и перемещения веществ, связанный с появлением и развитием растительного покрова. Основной итог биологического круговорота – биологическая аккумуляция элементов питания в корнеобитаемом слое почвы и их концентрация в нем, что и обусловливает постепенное развитие плодородия. Интенсивность биологического круговорота зависит от физико-географических условий и характера растительности.

В качестве наиболее важных слагаемых почвообразовательного процесса выделим следующие:

1. Превращение минеральной горной породы, из которой образуется почва, а в дальнейшем и самой почвы, которое совершается при участии живых организмов и продуктов их жизнедеятельности и должно рассматриваться как биохимический процесс.

2. Накопление в почве органических остатков и их постепенная трансформация.

3. Взаимодействие минеральных и органических веществ с образованием сложной системы органоминеральных соединений.

4. Накопление (аккумуляция) в верхней части почвы ряда биофильных элементов, прежде всего, элементов питания.

5. Передвижение продуктов почвообразования с током влаги по вертикальной толще формирующейся почвы.





Внимание, только СЕГОДНЯ!

Предыдущий:

Следующий: