БУФЕРНОСТЬ ПОЧВ (1968 год)

 

  Главная      Учебники - Разные     Химия почвы (Возбуцкая А.Е.) - 1968 год

 

поиск по сайту            правообладателям  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

содержание      ..     13      14      15      16     ..

 

 

 

 

БУФЕРНОСТЬ ПОЧВ (1968 год)

 

Одним из важнейших свойств почвенного раствора является его реакция, которая определяется активной концентрацией водородных ионов (pH),— так называемая актуальная реакция почвы .
 

Подробнее об актуальной реакции см. в разделе о жидкой фазе почвы.

 

 

Величина актуальной реакции почвы, как и другие свойства почвенного раствора, находится в тесной связи со свойствами твердых фаз почвы и, прежде всего, со свойствами ее коллоидной фракции благодаря адсорбционным равновесиям, устанавливающимся между частицами и раствором. Разные типы почв соответственно характеру их коллоидов обладают разными величинами pH почвенного раствора. Так, при наличии ионов Н или А1 среди обменных катионов pH почвенного раствора имеет низкие значения, присутствие Na-иона в компенсирующем слое, наоборот, приводит к повышенным значениям pH. Реакция почвенного раствора не является постоянной. Целый ряд процессов, идущих в почве (процессы выветривания, жизнедеятельность микрофлоры, микрофауны, корневых систем высших растений), влечет за собой образование избытка кислот или оснований. Кроме того, в почву вносят удобрения, которые в результате неравномерного использования растениями анионов и катионов приводят к появлению физиологической кислотности или щелочности почвенного раствора. Известь вносят специально для повышения pH почвы.

При изучении различных почв было замечено, что для некоторых из них колебания pH невелики, что реакция их раствора более или менее стабильна и не легко поддается смещению. Другие почвы характеризуются большей легкостью сдвига реакции. Принято называть буферностью почвы ее способность противостоять изменению реакции: чем больше почва буферит, тем труднее сместить ее реакцию в кислую или щелочную сторону. Буферность почвы — очень существенная ее характеристика, которую необходимо принимать во внимание в ряде случаев, особенно в связи с применением минеральных удобрений.
 

Буферность почвы в основном определяется свойствами ее твердых фаз и, главным образом, ее коллоидов (Известную роль в почвенной буферности играют и буферные свойства почвенного раствора.). Появляющиеся в растворе кислота или щелочь тотчас же вступают во взаимодействие с почвенными коллоидами, как наиболее активной частью твердых фаз. В результате этого взаимодействия часть кислоты или щелочи исчезает из раствора, нейтрализуется, и, следовательно, сдвиг реакции ослабляется.

Рассмотрим возможные реакции взаимодействия между почвенными коллоидами, с одной стороны, и кислотами и щелочами,— с другой.
 

 

а) Когда мы приводим почву в соприкосновение с кислотой, прежде всего происходит реакция обмена между обменными катионами почвы и Н+-кислоты:

 

 

 

Таким образом, возможен целый ряд реакций между почвенными коллоидами и растворами кислот и щелочей. Чем в большей мере осуществляются эти реакции, тем полнее происходит нейтрализация, тем меньше сместится реакция почвы и тем, следовательно, большей буферностью обладает почва.

 

Помимо почвенных коллоидов, твердые фазы почвы могут содержать и некоторые другие факторы буферности, а именно: малорастворимые простые соли основного или кислого характера; эти соли более или менее легко взаимодействуют с растворами и ослабляют сдвиг реакции. Среди таких солей наибольшее значение имеет

 

СаСО3 и менее распространенный MgCО3, присутствие которых не позволяет реакции сдвинуться в сторону кислой.

Существует несколько методов определения буферности почв. Опишем здесь кратко метод, предложенный О. Аррениусом, который заключается в следующем: в ряд маленьких конических колб вносят навески ночвы, по 10 г каждая; затем в часть колб приливают убывающее количество НС1, а в другие — возрастающие количества Са(ОН)2, объем жидкости доводится водой до 20 мл в каждой колбочке. Таким образом, получаем ряд:

 

 

 

 

 

После встряхивания колбы оставляют стоять до следующего дня, а затем производится фильтрование и определение pH в фильтратах. Результаты определений используются для построения графика, причем на оси ординат откладывают величины pH, а на оси абсцисс — соответствующие им количества кислоты или щелочи; получается так называемая кривая титрования. Для суждения о размере буферности почвы на тот же график наносится кривая титрования для материала, лишенного всякой буферной способности (чистый кварцевый песок). Чем больше буферит почвы, тем резче ее кривая титрования или кривая буферности будет отставать от кривой титрования песка (рис. 36).

Для выражения буферности среди других способов предложено определение буферной площади — площади между кривой титрования для данной почвы и основной кривой для песка. На рис. 36 видно, что эта площадь разбивается на две части: для кислой и щелочной области. Для первой почвы буферность в щелочной среде равняется 7,29 см2, а в кислой стороне — 5,24 см2. Для второй почвы эти же величины: 14,60 и 12,97 см2 соответственно. Таким образом, вторая почва обладает большей буферностью и в кислой, и в щелочной среде, чем первая. Это значит, что одинаковые количества кислоты или щелочи производят более значительный сдвиг pH в первой почве, чем во второй.

Рассмотрим теперь, от каких свойств почвы зависит ее буферность и как она выражена в различных почвах.

 

Рис. 36. Кривые буферности почв: а — дерново-подзолистая почва, б — чернозем



а) Влияние количества коллоидов (механического состава почвы). Так как буферность почвы в основном определяется, как мы видели выше, взаимодействием кислоты или щелочи с почвенными коллоидами, то совершенно ясно, что в первую очередь буферность связана с количеством коллоидов, т. е. с механическим составом почвы. Чем больше коллоидов в почве, тем выше ее буферность. Легкие песчаные почвы почти не обладают буферностью и приближаются в этом отношении к песку. Наоборот, в глинистых почвах буферность выражена сильнее.

Малая буферность песчаных почв заставляет быть чрезвычайно осторожным при применении на них удобрений. Физиологически кислые соли, такие, как (NH4)2SО4, могут значительно снизить их pH. Известь при несоответствующей буферности дозе слишком резко повышает их pH.
 

б) Значение состава внутренней части (гранулы) почвенных коллоидов. Отчетливее всего связь между составом внутренней части почвенных коллоидов частиц (гранул) и буферностыо почвы проявляется для аморфных гелей. При этом ацидоиды и базоиды обладают совершенно различными буферными свойствами. Для того чтобы исключить влияние обменных ионов, изучение буферности в зависимости от состава гранулы проводится с электродиализован-ньши коллоидами (1). Маттсон (19326) получал кривые титрования для искусственных алюмосиликатов. Компенсирующий слой чистого

 

 

Их буферные свойства в зависимости от состава гранулы приближаются или к свойствам ацидоидов, или к свойствам базоидов. 

 

 

Черноземы, дерновые почвы, солонцы, содержащие на поверхности много «нейтральных» катионов (или оснований), очень стойки к подкислению: небольшие количества кислоты сразу нейтрализуются ими. Подзолистые почвы, красноземы, наоборот, легко подкисляются. Вот почему на черноземах вполне допустимо применение физиологически кислых удобрений, а на подзолистых почвах эти удобрения требуют осторожности и при систематическом использовании заставляют известковать почвы для нейтрализации накапливающейся кислотности. С другой стороны, если мы хотим повысить pH почвы, то количество извести, нужное для этого, различно в зависимости от буферности почвы в щелочную сторону. Чем эта буферность больше, тем больше кислотность почвы, тем большие дозы извести надо применять для нейтрализации почвы (рис. 38).

 На рис. 38 приведены кривые буферности нескольких почв. Кривая I относится к супесчаной дерново-сильноподзолистой почве. Благодаря малому количеству коллоидов эта почва почти не буферит ни в кислую, ни в щелочную сторону, для нее характерен резкий подъем pH при переходе от кислых к щелочным растворам. Суглинистая дерново-силыюподзолистая почва ведет себя по-другому. Ее кривая титрования более пологая: почва буферит и против щелочей, и против кислот. Деградированный чернозем благодаря большому содержанию обменных Са и Mg особенно сильно буферит в кислом интервале. Самые большие количества кислоты сдвигают его pH в кислую сторону лишь на незначительную величину.

 

Рис. 38. Кривые буферности почв: 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

содержание      ..     13      14      15      16     ..