содержание      ..     14      15      16      17     ..

ПОТЕНЦИАЛЬНАЯ КИСЛОТНОСТЬ ПОЧВ (1968 год)

Сущность явления. Происхождение почвенной кислотности

Реакция почвенного раствора (активная реакция почвы) является весьма важным свойством почвы. Отдельные растения требуют определенных интервалов pH для нормального развития; энергия жизнедеятельности микроорганизмов также в сильной степени зависит от почвенной реакции. На земной поверхности значительно распространены почвы, обладающие неблагоприятной реакцией почвенного раствора: слишком кислые или слишком щелочные. Явление почвенной кислотности в СССР встречается чаще, охватывая целые зоны (подзолистые почвы, красноземы). Для поднятия производительности кислых ночв необходимо изменить реакцию почвенного раствора, нейтрализовать его. При этом необходимо принимать во внимание, что существует тесная связь между составом и свойствами почвенного раствора и свойствами твердых фаз почвы. Кислые почвы обладают и коллоидами с выраженными кислыми свойствами. Воздействие на почвенную реакцию только тогда достигает цели, когда учитывается и так называемая потенциальная кислотность, т. е. кислотность, связанная с твердыми фазами почвы.

Потенциальной кислотностью почвы мы называем способность почвы (ее твердых фаз) проявлять себя при взаимодействии с растворами как кислота. Согласно теории Бренстедта, кислотами являются вещества, способные выделять протон (ион Н⁺).

Схемы взаимодействий почвенных отрицательных коллоидов с растворами нейтральных солей и оснований могут быть представлены в следующем виде:

Возможно участие в потенциальной кислотности и положительно заряженных почвенных частиц согласно следующей реакции:

Из приведенных реакций видно, что почвы, обладающие Н-иона-ми или Al-ионами в компенсирующем слое коллоидов, проявляются как почвы кислые. Если ионов Н⁺ и А1³⁺ относительно много на  поверхности коллоидных частиц, то благодаря наличию адсорбционных равновесий между ионами внешней оболочки и почвенного раствора такие почвы имеют повышенные количества Н-иона в почвенном растворе и, следовательно, низкие величины его pH. Кроме того, потенциальная кислотность может проявляться и почвами, поглощающими основания из раствора согласно схеме (5) и тем смещающими реакцию в кислую сторону.

Во всех этих случаях мы имеем дело с почвами, обедненными основаниями (Са, Mg и др.). Это характерно для кислых ночв: чем больше почва обеднена основаниями, тем резче проявляет она кислотные свойства.

В природе распространение кислых почв связано с определенными условиями почвообразования.

Существенным моментом в образовании почв с той или иной реакцией является характер материнской породы. При всех прочих равных условиях па породах карбонатных, содержащих СаСО3 или MgCО3, чаще встречаются почвы, обогащенные Са и Mg и имеющие нейтральную реакцию, чем на кислых породах, лишенных карбонатов и состоящих из кислых продуктов выветривания (кислые глины). Подзолистые почвы, бедные основаниями, в большинстве случаев приурочены к отмытым флювиогляциальным отложениям, а в тех местах подзолистой зоны, где встречаются карбонатные породы, мы находим почвы иного типа: перегнойно-карбонатные с большим содержанием оснований и незначительной кислотностью.

Однако почвообразовательный процесс, характер которого определяется совокупностью многих факторов (климат, рельеф, растительность, деятельность человека), может очень существенно изменить материнскую породу. В некоторых условиях этот процесс приводит к потере оснований и подкислению (подзолистый процесс), в других случаях наблюдается постепенное обогащение почвы основаниями (дерновый процесс). Чем больше возраст почвы, тем сильнее сказываются на ней следы длительных воздействий и тем в меньшей мере почва может оказаться похожей на исходную материнскую породу.
 

(1) Этот тип реакции взаимодействия с известью Мелих (Mehlich, 1964) обнаружил в горизонтах В почв, содержащих значительные количества гетита и гиббсита.

Важнейшее значение в образовании кислых почв имеют климатические условия. Чем больше осадков выпадает в данной местности, чем ниже температура и, следовательно, испарение, тем большее количество воды просачивается через почву, увлекая за собой соли почвенного раствора и способствуя выходу в раствор поглощенных Са и Mg в обмен на Н⁺-ионы воды. Угольная кислота и органические кислоты, появляющиеся в почве в результате жизнедеятельности ее населения, усиливают своими ионами выщелачивающее действие воды. Отмытые, обедненные основаниями кислые почвы характерны для стран с холодным и влажным климатом (подзолистые почвы умеренного пояса). При большом годовом количестве осадков, превышающем количество воды, которое почва и растения испаряют за год, кислые почвы образуются и в странах с теплым климатом (красноземы влажных субтропиков). В различных частях рельефа в связи с характером промачивания встречаются почвы с различной насыщенностью основаниями.

Растительность также оказывает влияние на характер почвенной реакции. Так, хвойные леса и сфагнум способствуют усилению кислотности благодаря кислым свойствам их органических остатков (водная вытяжка из хвои имеет pH 4,0, из сфагнума — около 3,6); лиственные леса и травянистая растительность, напротив, благоприятствуют накоплению оснований. Смена хвойного леса лиственным приводит к ослаблению подзолистого процесса и усилению  дернового.

Наконец, сельскохозяйственная деятельность человека также приводит к целому ряду изменений почвенной реакции. Самый факт отчуждения урожаев с полей влечет за собой постепенное обеднение почв элементами, входящими в состав растений, в том числе и основаниями, если только почва не обогащается ими вновь за счет оснований, извлекаемых корнями из глубоких горизонтов. В главе о катионном обмене мы говорим уже о том, что длительная обработка почвы в условиях подзолистой зоны приводит к обеднению ее Са и Mg благодаря усилению процессов минерализации. Тем самым увеличивается кислотность почвы, если не принимаются меры к компенсации потерь оснований (например, унавоживание). Внесение физиологически кислых минеральных удобрений может очень резко снизить pH почвы, особенно в случае почв с малой буферностью. Особенно сильно снижают pH аммиачные соли; селитры, наоборот, заметно повышают pH.

Таким образом, ряд явлений, и природных и культурных, приводит к образованию кислых почв со всеми их отрицательными свойствами. Эти почвы обладают, помимо реакции, неблагоприятной для большинства культурных растений и полезных микроорганизмов, еще и плохими физическими свойствами. Благодаря недостатку оснований в этих почвах не закрепляется органическое вещество и происходит обеднение питательными веществами. При кислой реакции повышается растворимость соединений Аl и Мn до концентраций, действующих на растения токсически. Некоторые микроэлементы, напротив, неподвижны и недоступны растениям при низких значениях pH (Мо). Все это делает кислые почвы весьма нежелательными с агрономической точки зрения и требует вмешательства человека для исправления этих свойств.

Явление почвенной кислотности известно уже давно, но систематическое изучение его началось лишь с развитием знаний о почвенных коллоидах. Благодаря ее большому практическому значению, почвенной кислотности на первых же порах было уделено много внимания. Многочисленные исследования были направлены на установление величины кислотности в разных почвах. При этом отдельные исследователи пользовались разнообразными методами, список которых очень велик. Каждый метод отличается реактивом, используемым для определения кислотности. Среди этих реактивов можно встретить КС1, NaCl, ВаС12, NH4OH, Са(ОН)2, Ва(ОН)2, CH3COONa и др., т. е. нейтральные и гидролитически щелочные соли, а также свободные основания. При сопоставлении результатов определений, выполненных при помощи различных реактивов, выяснилась большая несогласованность данных: нейтральные соли обычно давали малую величину кислотности, основания — несоизмеримо большую. Эта разница в величинах кислотности, определяемых при помощи различных реактивов, видна из следующего простого опыта.

Одинаковые навески подзолистой почвы были обработаны тремя различными реактивами: 1) нормальным раствором NaCl с pH 6,0; 2) нормальным раствором CH3COONa с pH 8,2 1 и 3) насыщенным раствором Са(ОН)2 с pH около 12,6. После взбалтывания растворы были отфильтрованы. Благодаря взаимодействию с кислой почвой фильтраты NaCl и CH3COONa оказались подкисленными, а Са(ОН)2 частично нейтрализованным по сравнению с исходными растворами. Титрованием были определены количества выделившейся кислоты и нейтрализованного основания; они эквивалентны кислотности взятых навесок почвы. В пересчете на 100 г почвы были получены следующие различные величины кислотности:

Рис. 39. Кривая титрования глины (по Бредфильд и Коуэн) 

Мы видели выше, что Н⁺-ионы функциональных групп гуминовых кислот также замещаются в зависимости от pH среды: Н⁺-ионы карбоксильных групп могут быть замещены катионами оснований уже при нейтральной

реакции, тогда как Н⁺-ионы фенольных групп обмениваются на катионы лишь при щелочной реакции. При высоких значениях pH, кроме реакций обмена с Н+-ионами внешнего слоя, возможно  и полное внедрение молекул основания в двойной слой частиц как это показано в уравнении (5) (стр. 203).

Брэдфильд и Коуэн (Bradfield a. Cowan, 1927), изучая поглощение электродиализованной глиной Ва из растворов возрастающей щелочности, получили следующую кривую (рис. 39).

В области очень высоких pH (выше 11—12) может происходить уже частичное растворение, разрушение коллоидных частиц. Реакция, следовательно, выйдет из сферы коллоидно-химических или физико-химических и перейдет в сферу реакций молекулярных. Граница между этими двумя типами взаимодействий не может быть с точностью установлена и это лишает нас возможности получить представление об общем количестве оснований, которое может быть поглощено данной почвой физико-химически и которое эквивалентно ее «полной» кислотности.

Таким образом, понятие кислотности является понятием широким. Даже нейтральные почвы способны поглощать основания, особенно из растворов NaOH, Ва(ОН)2, т. е. при высоких pH. Мы видели выше (рис. 38), что черноземы буферят в щелочную

Таблица 86 Последовательность появления форм почвенной кислотности (по Каппену, 1934)

Из табл. 86 видно, что обменная кислотность появилась в заметных количествах только тогда, когда гидролитическая кислотность достигла значительной величины и реакция почвенного раствора снизилась до pH <6. Эта же таблица указывает на связь между актуальной и потенциальной кислотностью почвы.

Гидролитическая кислотность, как правило, больше обменной, которая как бы входит в ее состав. Но в литературе отмечены случаи, представляющие собой исключение из этого правила: почва нижних горизонтов красноземов иногда имеет гидролитическую кислотность меньшую, чем обменная. И. Ф. Саришвили (1952) объясняет это поглощением СН3СООН за счет образования труднорастворимых комплексных соединений с почвенным алюминием.

Таблица 87 Емкость поглощения катионов почв при различных значениях pH (по Яцевичи, 1938)

Роль алюминия в почвенной кислотности

Вопрос о природе почвенной кислотности, о том, чем она определяется — присутствием ионов Н или ионов AI на поверхности коллоидных частиц — являлся дискуссионным в течение многих десятилетий и полностью не решен и до настоящего времени.

Еще в начале XX в. некоторые исследователи (Вейч в США, Дайкухара в Японии и, несколько позже, Каппен в Германии) обратили внимание на то, что в нейтральносолевых вытяжках из кислых почв присутствует AI, и приняли за причину обменной кислотности наличие А1 среди поглощенных катионов почвы. Как уже указывалось выше, реакция нейтральной соли с кислой почвой, содержащей А1 на поверхности коллоидных частиц, представляется в следующем виде:

Взгляды Гедройца на вторичное происхождение Аl при взаимодействии почв с растворами нейтральных солей разделяли многие крупные исследователи в области химии почвы (Вигнер, 1930; Гиссинк, 1925 и др.). В дальнейшем к ним присоединился и Каппен (1929).

Представление о наличии водородного иона среди обменных катионов подтверждалось рядом явлений. Прежде всего, водородный ион, постоянно появляющийся в почве (в результате биологических процессов образования угольной кислоты, азотной кислоты, органических кислот), служит несомненным первичным фактором подкисления. Значение его усиливается тем, что протон (ион Н+) обладает наибольшей из всех ионов подвижностью и высокой способностью адсорбироваться. Во многих кислых почвах, прежде всего в почвах или почвенных горизонтах, богатых органическим веществом, в большинстве случаев отсутствует эквивалентность между кислотностью и количеством А1 в растворе: кислотность этих почв, определяемая титрованием вытяжек, больше, чем количество А1, найденное в вытяжках. Суспензии кислых почв в исследованиях Райс и Осуги (Rice a. Osugi, 1918) вызывают инверсию сахара, что считалось доказательством наличия в них Н+-ионов, являющихся катализаторами реакции инверсии. Все эти (и некоторые другие) факты привели в 30-х годах исследователей в области химии почвы к сравнительно единодушному представлению о наличии Н+-иона на поверхности почвенных частиц, как об единственной причине обменной кислотности.

Однако отсутствовали прямые доказательства того, что А1 нет среди обменных катионов. Следует отметить, что К. К. Гедройц признавал возможность существования почв, содержащих А1 в поглощенном состоянии.

Трудность решения вопроса о том, ионы Н или А1 являются причиной почвенной кислотности, связана с тем обстоятельством, что в почвенном растворе кислых почв всегда одновременно присутствуют и Н-ионы, и ионы А1 в том или ином количестве в зависимости от степени кислотности почвы. И те, и другие ионы совместно присутствуют и в почвах, которые подкисляются в экспериментальных целях. Если почву обработать кислотой (НС1), то, помимо поглощения Н-иона, происходит растворение алюминия твердых фаз (прежде всего аморфных гидроокисей А1) и в растворе появляются ионы А1. Если почву обработать раствором А1С13, то в этом растворе гидролитически кислой соли всегда содержатся ионы Н+.

Интерес к вопросу о природе почвенной кислотности в нашей стране был снова поднят в 40-х годах работами В. А. Чернова. По свидетельству Иенни (1961), эти работы привлекли большое внимание и за рубежом. Основываясь на большом экспериментальном материале, В. А. Чернов (1947) утверждает, что присутствие обменного А1 на поверхности коллоидных частиц является единственной причиной почвенной кислотности во всех минеральных почвах. И лишь кислотность почвенных органических веществ (в лесных подстилках, торфянистых почвах, частично в верхних, богатых органическим веществом горизонтах подзолистых почв) определяется Н-ионом.

Одним из главных моментов, на которых В. А. Чернов основывает свою точку зрения, является высокая адсорбционная способность А1 по сравнению с Н-ионом, благодаря которой при подкисле-нии почвы именно ионы AI, а не Н-ионы накапливаются в поглощенном состоянии.

Для сравнительного определения адсорбционной способности ионов И и А1 исследовалась поглощаемость почвой иона Са из растворов, содержащих вместе с Са в одном случае Н, а в другом — А1. Эти ионы, поглощаясь почвой, мешали поглощению Са тем в большей степени, чем больше их собственная адсорбционная способность. Результаты одного из таких опытов помещены в табл. 88.

Таблица 88 Поглощение красноземом кальция из смешанного раствора, содержащего постоянное количество солей Са и переменное количество НС1 или AICI3 (по Чернову, 1947)

Данные табл. 88 показывают, что присутствие в растворе Н-иона (даже в концентрации ~ 0,1 н.) лишь слабо снижало поглощение Са, тогда как при наличии в растворе AI в диапазоне низких pH (до pH 5) ионы Са совершенно не поглощались красноземом. Лишь при более высоких pH (5,5; 5,9), когда А1 находится в высокоосновных комплексах, близких к А1(ОН)3, ионы кальция адсорбируются. На основе данных этого и аналогичных опытов Чернов делает вывод, что алюминий поглощается почвами энергичнее, чем ионы водорода. Следовательно, и в естественных почвах в условиях кислой реакции могут поглощаться не ионы Н, а ионы Al.

Чернов обнаружил еще более высокую адсорбционную способность у основных форм алюминия по сравнению с трехвалентными ионами. Видимо, решающую роль здесь играет слабая диссо-циированность соединений, которые образуют ионы, включающие А1, с ионами потенциал-определяющего слоя.

Вторым моментом, подкрепляющим точку зрения Чернова, является эквивалентность между титрирной кислотностью КCl — вытяжек из кислых почв и содержанием А1 в этих вытяжках (за отмеченными выше исключениями: лесной подстилки; торфянистых почв; верхних горизонтов подзолистых почв). В качестве примера некоторые данные приведены в табл. 89.

Таблица 89 Обменная кислотность краснозема и торфов (по Алешину, 1956)

Как мы видели выше (см. стр. 153), согласно уравнению обменной адсорбции, учитывающему валентность обменивающихся ионов (уравнение Б. П. Никольского), разведение раствора, взаимодействующего с почвой, в случае разновалентных ионов приводит к усилению адсорбции многовалентных ионов и ослаблению адсорбции одновалентных. При обмене же равновалентных ионов разведение не влияет на количество адсорбированных ионов. Чернов использовал это положение для суждения о том, Н⁺ или А1³⁺ обмениваются

1 Обменно-способные смолы (иониты) представляют собой органические вещества сложного состава. Одни из них, благодаря наличию кислотных групп, способны поглощать и обменивать катионы и носят название катионитов; другие, имеющие основные группы, поглощают и обменивают анионы и называются анионитами. Эти вещества широко используются при изучении процессов обмена (см. Аринушкина, 1962; Гельферих, 1962).

Таблица 90 Теплота нейтрализации кислых глин и обменных смол (в ккал/экв) (по Харуорд и Колеман, 1954)

из слабой кислоты) алюминий из внутренней алюмосиликатной части глины успевал раствориться и поглотиться на поверхности частиц. В случае быстрого замещения катионов на Н нормальным раствором НСl или пропусканием через Н⁺-смолу растворение А1 и его поглощение не успевало произойти.

Данные Харуорд и Колеман, таким образом, доказали возможность существования А1 в обменном состоянии, а также обнаружили значение фактора времени в процессе растворения и поглощения А1.

Влияние времени на соотношение Н и А1 в поглощенном состоянии отмечено и В. А. Черновым (1955, 1959). В его опытах состояние коллоидов, насыщенных Н+, неустойчиво; через некоторое время они превращались в коллоиды, насыщенные А1. Постепенное замещение водорода алюминием в глинах, искусственно насыщенных водородом, еще раньше наблюдал С. С. Ярусов (1950).

Недостаточно ясен вопрос об источнике А1, который замещает Н⁺ в кислых почвах. В. А. Чернов считал таким источником основные формы алюминия (гидроокись, основные соли), имеющиеся в почве и переходящие в раствор при ее подкислении. ДиТлериа (1958) считает, что под действием больших концентраций водородного иона (точнее, гидроксоиия — Н3О⁺) нарушаются связи в кристаллических решетках почвенных минералов и из них выделяются ионы Al, Fe, Mg (1).

1) Постепенное замещение со временем Н⁺ в поглощенном состоянии не только на AI, но и на Mg и понижение в связи с этим кислотности коллоидов наблюдалось в ряде случаев.
2) Таким образом, по С. Н. Алешину, ни Н-иона, ни Al-иона в поглощенном состоянии нет.

а) кислотность органических почвенных коллоидов определяется в основном водородным ионом;

б) кислотность минеральных коллоидов может определяться наличием в обменном состоянии Н-иона или А1-иона;

в) наличие Al-иона в солевых вытяжках из кислых почв не является доказательством его присутствия в обменном состоянии: происхождение его может быть и вторичным.

Последнее обстоятельство является основанием взамен термина «обменный А1» применять термин «подвижный», или «активный А1». Надо думать, что недалеко время, когда будут разработаны методы прямого раздельного определения обменного Н и обменного А1 в почвах, а не в солевых вытяжках из почв. Попытка к этому сделана в работе А. В. Соколова (1960), в которой использовано взаимодействие почв с катионитами. При обмене с катионитом Н-ион почвы, выйдя из обменного состояния, тут же поглощается смолой и, следовательно, не успевает оказать растворяющее действие на А1. Таким образом, возможность появления А1 в результате вторичной

1 При определении гидролитической кислотности почвы путем ее обработки CH3COONa в определяемую величину входит как «собственно-гидролитическая», так и обменная кислотность (собственно-гидролитическая — эта та часть кислотности, которая аытеснястся CbН3COONa, но не вытесняется КС1).

Необходимо указать, что вопрос о том, водород или алюминий являются причиной почвенной кислотности, представляет не только теоретический интерес, но имеет и существенное практическое значение. Свойства почв, насыщенных Н, резко отличаются от свойств почв, насыщенных А1.

Выше указывалось, что почвенная кислотность оказывает отрицательное влияние на развитие растений; при этом Аl оказывает гораздо более резкое токсическое действие на растения, чем Н. В опытах С. С. Ярусова и М. Ф. Соколовой (1950) при доведении почв, насыщенных ионами водорода или алюминия до одинаковой реакции (pH), горчица сильнее страдала от кислотности на почвах, насыщенных ионами алюминия. Поданным Е. В. Дьяковой (1948), при содержании в почве 6—8 мг подвижного А1 на 100 г почвы клевер испытывает значительное угнетение. При повышении содержания подвижного А1 до 10—12 мг на 100 г почвы клевер страдает очень сильно и выпадает.

Агрегатный состав почвенных коллоидов, степень их скоагули-рованности зависят от потенциала, который, как мы видели, связан с составом обменных катионов. Наличие А1 в компенсирующем слое коллоидных частиц создает более низкий потенциал, чем Н, и в связи с этим более низкую степень дисперсности. У Роде (1952) находим такие данные: после насыщения почвы разными катионами количество коллоидов (частиц с диаметром < 0,2 мк), выделяемых при растирании, в процентах от веса сухой почвы было:

Поглощение растворимых форм фосфора по-разному происходит в почвах, содержащих обменный Н или обменный AI. Калверт, Мэсси и Сиэй (1960), на основании своих опытов с глинами, приходят к выводу, что поглощение фосфорной кислоты в зависимости от обменных катионов возрастает в ряду: Н < Са < А1. Почвами, выделяющимися своей большой поглотительной способностью по отношению к фосфатам, являются красноземы, резко кислые почвы влажных субтропиков. Как уже отмечалось выше, для этих почв характерны узкое отношение SiO2 к R3O3 и, кроме того, значительная обменная кислотность. Поскольку обменная кислотность красноземов всегда в точности эквивалентна алюминию солевой вытяжки, она, по-видимому, определяется наличием обменного алюминия. Согласно данным И. Ф. Саришвили (1952), количество обменного алюминия в красноземах коррелирует с интенсивностью поглощения ими фосфат-ионов.

И, наконец, способность кислых почв разлагать фосфорит также неодинакова в зависимости от того, каким ионом определяется обменная кислотность почв: в присутствии Н+-иона из фосфорита освобождается значительно большее количество фосфора, доступного растениям, чем в присутствии эквивалентного количества А1-иона (Аскинази, 1949; Алексеева, 1961, Подробнее об этом см. ниже, стр. 351.) .

Мы видели выше, что путем обработки почвы нормальным раствором CH3COONa с pH 8,2 определяется гидролитическая кислотность, т. е. та часть потенциальной кислотности почв, которая соответствует ее способности взаимодействовать с известью. Поэтому определение гидролитической кислотности имеет большое значение при выяснении необходимости известкования и выборе доз извести. Определение гидролитической кислотности, по Каппену, производится путем обработки навески почвы (40 г) 100 мл 1 н. раствора CH3COONa с pH 8,2. После взбалтывания в течение часа и фильтрования 50 мл вытяжки титруются 0,1 н. щелочью в присутствии фенолфталеина. При вычислении результатов вводится коэффициент ,75, который должен компенсировать неполноту реакции между почвой и раствором при однократной обработке .
 

Каппен (1934) установил свой коэффициент на основании сравнений между результатами титрования вытяжки CH3COONa и количеством извести Са(ОН)2 — нужным для доведения pH почвы до 7 по кривым титрования. По Каипену, эта величина равна 1,5 (3,0 на половину вытяжки); при коэффициенте 2,0 (4,0 на половину вытяжки) pH доводится до 7,5. Фактически эти коэффициенты довольно значительно колеблются для разных почв, как показано исследованиями еще 30-х годов. В СССР на практике применяют коэффициент 1,75.

Помимо степени насыщенности показателем необходимости известкования является наличие и величина обменной кислотности (1). Если в почве есть обменная кислотность, значит процесс ее подкисления зашел далеко и такая почва нуждается в известковании. Определение обменной кислотности производится путем обработки почвы нормальным раствором КС1 с pH 5,5—6,0. При этом, помимо общей величины обменной кислотности, следует определить участие в ней А1. Наличие в почве заметных количеств «подвижного» А1, которые могут оказать токсическое действие на растения, указывает на особую важность известкования.
1 Обычно почвы с низкой степенью насыщенности обладают обменной кислотностью и кислой реакцией почвенного раствора, но прямой корреляции между этими величинами нет.

Распространенным методом определения A1 в нейтрально-солевых вытяжках из почв является метод А. В. Соколова (1939), принцип которого заключается в следующем: титруются две порции вытяжки; в одной из них, к которой ничего не добавляется, определяется общая величина обменной кислотности; ко второй порции добавляется NaF, который связывает соли А1 в комплексную соль, реагирующую нейтрально:

Известное представление об обменной кислотности можно получить на основе определения pH солевой вытяжки. Такое определение очень просто и при использовании приборов для колориметрического определения pH (как, например, прибор Алямовского) возможно даже в полевой обстановке. Чем сильнее подкисляется исходный раствор КС1 при взаимодействии с почвой, тем больше обменная кислотность. Принято считать, что при pH солевой вытяжки < 4,5 почва сильно нуждается в известковании, при pH между 4,5 и 5,5 потребность в известковании слабее, а при pH > 5,5 известкование не нужно.
 

2) Следует отметить, что подвижный А1 обычно обнаруживается лишь в почвах, у которых pH солевых вытяжек не больше 5. Для красноземов И. Ф. Саришвили (1952) указывает другую границу pH: обменный А1 присутствует в этих почвах при pH, не превышающих 6.

Таблица 91 Определение необходимости известкования на основе показателей кислотности почв (по Прянишникову, 1940)

Таблица 92 Дозы извести в зависимости от pH солевой вытяжки и механического состава (в тоннах на гектар)

Известкование как способ нейтрализации почвенной кислотности

Выше уже говорилось об отрицательных особенностях кислых почв. Известкование почвы изменяет как ее реакцию, так и целый ряд свойств, связанных с реакцией.

Взаимодействие между почвой и известковым удобрением идет по следующей схеме:

или по схеме безобменного поглощения основания (стр. 203). В результате известкования в почве происходят следующие изменения.

1. Повышается pH почвенного раствора. При внесении дозы извести, соответствующей гидролитической кислотности, мы должны ждать доведения реакции почвы до pH 7. Однако неполнота смешения почвы с известью в полевых условиях обычно приводит к более низким pH (6,0—6,5). При этом нужен срок для установления равновесия, так как известь только постепенно растворяется, переходя в Са(НС03)2. Дозы, меньшие гидролитической кислотности, повышают pH слабее.

2. При повышении pH делаются неподвижными (переходят в нерастворимое состояние) ионы А1, а иногда также Мп и Fe, токсически действующие на растения при повышенных концентрациях.

3. Уменьшается величина гидролитической кислотности и увеличивается емкость обмена почвы. Так, в почве Менделеевского опытного поля в результате внесения различных доз извести были найдены следующие количества обменного Са в мг-экв на 100 г почвы (Возбуцкая и Евдокимов, 1930):

4. Улучшается качественный состав гумуса: повышается отношение углерода гуминовых кислот к углероду фульвокислот; общее количество гумуса изменяется при этом слабо (табл. 93).

Таблица 93

в более легко растворимые формы фосфатов кальция;

в) увеличивается подвижность обменного Са благодаря повышению степени насыщенности им почвы и тем самым повышается его доступность растениям.

В связи с изменением условий питания необходимо отметить, что при известковании большими дозами происходит иммобилизация Fe и таких микроэлементов, как В, Мn, Сu, Со, переходящих в недоступные растениям формы. В некоторых случаях известкование должно сопровождаться внесением удобрений, содержащих микроэлементы.

Необходимо указать, что снижение почвенной кислотности и повышение плодородия кислых почв могут быть достигнуты и без известкования — путем систематического внесения навоза и других органических удобрений. Окультуренные благодаря длительному унавоживанию (в сочетании с другими приемами культурного ведения хозяйства) почвы отличаются не только повышенным содержанием органического вещества и обменных катионов, но

и значительно пониженной кислотностью. Это видно из следующих данных для подзолистых почв разного механического состава (табл. 94).

Применение органических и минеральных удобрений в сочетании с известкованием позволяет в короткий срок повысить культурное состояние почв. 

Таблица 94 Изменение кислотности подзолистых почв в зависимости от степени окультуривания (по Благовидову, 1948)

содержание      ..     14      15      16      17     ..