Кислотность почвы

Реакция почвы оказывает  большое влияние на развитие растений и почвенных микроорганизмов, на скорость и направленность происходящих в ней химических и биохимических  процессов. Усвоение растениями питательных  веществ, деятельность почвенных микроорганизмов, минерализация органических веществ, разложение почвенных минералов  и растворение труднорастворимых соединений, коагуляция и пептизация коллоидов и другие физико-химические процессы в сильной степени зависят от реакции почвы. Она оказывает влияние на эффективность вносимых в почву удобрений. Удобрения, в свою очередь, могут изменять реакцию почвенного раствора, подкислять или подщелачивать ее.

Реакция почвенного раствора зависит от соотношения  в нем ионов водорода (Н+) и гидроксила (ОН-). Концентрацию ионов водорода в растворе принято выражать символом рН, который обозначает отрицательный логарифм концентрации водородных ионов.

В природных условиях реакция почвенного раствора колеблется от рН 3—3,5 (в сфагновых торфах) до рН 9—10 (в солонцовых почвах), но чаще всего она не выходит за пределы рН 4—8. Щелочную реакцию раствора имеют почвы сухих степей, полупустынь и пустынь — южные черноземы и каштановые почвы (рН 7,5), сероземы (рН до 8,5) и солонцы (рН 9 и более).

Близкая к нейтральной (рН 6,5—7) реакция раствора у обыкновенного и мощного черноземов. Выщелоченные черноземы и серые лесные почвы имеют слабокислую реакцию (рН 5,5—6,5), а дерново-подзолистые и некоторые торфяные почвы — кислую или сильнокислую (рН 4—5 и ниже).

Кислые почвы занимают в нашей стране значительные площади  и широко используются для выращивания  зерновых, кормовых, овощных и технических  культур.

Многие сельскохозяйственные культуры и полезные почвенные микроорганизмы отрицательно относятся к повышенной кислотности. В связи с этим важное значение имеет выяснение природы почвенной кислотности и разработка способов ее устранения.

Различают следующие  виды почвенной кислотности: актуальную (или активную) кислотность и потенциальную (скрытую) кислотность, которая подразделяется, в свою очередь, на обменную и гидролитическую.

В тех почвах, где  в составе поглощенных катионов наряду с кальцием и магнием имеются  ионы водорода (выщелоченные черноземы, серые лесные и дерново-подзолистые  почвы), реакция почвенного раствора определяется содержанием в нем  одновременно угольной кислоты и  бикарбоната кальция, а также  растворимых органических кислот и  их солей. Реакция растворов этих почв зависит от состава поглощенных  катионов и колеблется в пределах рН 5—7. Чем меньше в поглощающем комплексе катионов кальция и чем больше катионов водорода, тем меньше в почвенном растворе будет бикарбоната кальция и больше свободной Н2СО3 и тем ниже рН.

В кислых и сильнокислых дерново-подзолистых почвах и торфяно-болотных почвах, содержащих в поглощенном  состоянии мало кальция и значительное количество ионов водорода и алюминия, почвенный раствор, кроме угольной кислоты, подкисляют растворимые органические кислоты, а также соли алюминия, в  результате гидролиза которых образуются кислота и слабое основание. В  этом случае происходит подкисление  почвенного раствора до рН 4,5 и ниже.

Таким образом, актуальная кислотность — это кислотность  почвенного раствора, создаваемая ионами водорода, водорастворимыми органическими кислотами и гидролитически кислыми солями. Она определяется измерением рН водной суспензии или водной вытяжки из почвы. Актуальная кислотность оказывает непосредственное влияние на развитие растений и почвенных микроорганизмов.

Кислотность, обнаруживаемая при обработке почвы раствором  СН3СООNа, значительно больше, чем  обменная. В этом случае определяется общая кислотность почвы, включающая актуальную и всю потенциальную  кислотность — как обменную, так  и «собственно гидролитическую» (которая не вытесняется КСl, но вытесняется 1 н. раствором СН3СООNa). Следовательно, под гидролитической кислотностью почвы подразумевается кислотность, обнаруживаемая в растворе после обработки почвы уксуснокислым натрием и включающая все содержащиеся в почве ионы водорода, не только легкоподвижные (обменные), но и менее подвижные, способные к замене на основания лишь при щелочной реакции.

Гидролитическую кислотность  выражают в миллиграмм-эквивалентах на 100 г почвы. Иногда результаты определения гидролитической кислотности бывают меньше, чем при определении обменной кислотности. Это связано с тем, что анионы уксусной кислоты сорбируются некоторыми почвами, в которых преобладают коллоиды с сильно выраженными базоидными свойствами (красноземы), а взамен вытесняются ионы ОН-, в результате кислотность почвенной вытяжки уменьшается.

В подобных случаях, очевидно, обычный метод определения  гидролитической кислотности оказывается  непригодным.

Гидролитическая кислотность  в почвах появляется в самом начале обеднения их основаниями. При дальнейшей потере оснований появляется также  обменная и актуальная кислотность.

Черноземы, за исключением  южных, имеют гидролитическую кислотность, хотя обменной кислотности в них  может и не быть. Если в почве  есть обменная кислотность, то она входит как часть в кислотность гидролитическую. Выщелоченные черноземы, более обедненные основаниями, характеризуются как  гидролитической, так и небольшой  обменной кислотностью. Еще более  обедненные основаниями дерново-подзолистые  почвы имеют значительную гидролитическую  кислотность и сильно выраженную обменную кислотность, а также они  имеют актуальную кислотность.

Вследствие того что гидролитическая кислотность  включает менее подвижную часть  ионов водорода, она (при отсутствии обменной кислотности) не вредна для  растений. Знание величин ее очень  важно при решении ряда практических вопросов применения удобрений (известкование, внесение фосфоритной муки).

В настоящее время  на основе многочисленных исследований можно считать наиболее вероятным, что при взаимодействии кислых почв с растворами нейтральных солей  в солевую вытяжку переходят  ионы как водорода, так и алюминия. Соотношение между ними зависит  от условий образования почв, состава  поглощающего комплекса и других причин. Так, органические коллоиды почвы  содержат преимущественно обменно-поглощенный  водород, а обменная кислотность  минеральной фракции почвы обусловливается  и водородом, и переходящим в  солевую вытяжку алюминием.

Обменная кислотность  характерна для дерново-подзолистых  почв и красноземов, а также для  почв северной части черноземной  зоны. В почвах, имеющих слабокислую  реакцию водной вытяжки, обменная кислотность  незначительна, а в щелочных вообще отсутствует. Обменная кислотность регулирует реакцию почвенного раствора. При взаимодействии твердой фазы почвы с катионами растворимых солей, образующихся в результате минерализации органических веществ, или с катионами вносимых в почву минеральных удобрений обменно-поглощенные ионы водорода и алюминия переходят в раствор и увеличивают актуальную кислотность, а если почвенный раствор нейтрализуется, то благодаря обменной кислотности он снова подкисляется.

Обменная кислотность  приобретает особенно большое значение при внесении в почву больших  количеств растворимых минеральных  удобрений. Легко переходя в активную форму и подкисляя почвенный  раствор, ионы водорода отрицательно влияют на развитие чувствительных к кислотности  растений и почвенных микроорганизмов. Особенно токсичен для многих растений переходящий в раствор алюминий. Поэтому при внесении в кислые почвы извести необходимо добиваться нейтрализации не только актуальной, но и обменной кислотности.

Обменную кислотность  выражают величиной рН КСl-вытяжки или в миллиграмм-эквивалентах на 100 г почвы. В величину обменной кислотности входит и актуальная кислотность, следовательно, обменная кислотность почвы всегда больше, чем актуальная, а рН солевой вытяжки ниже, чем рН водной вытяжки, если почва обладает обменной кислотностью.

Расчёт доз и́звести 

Расчёт необходимого количества CaCO3 (т/га) может производиться  исходя из величины гидролитический  кислотности (H) по формуле

PCaCO3 = H•5•h•d , 

где h - мощность пахотного слоя, d - его плотность. 

Расчёт необходимого количества CaCO3 (т/га) также может  приблизительно производиться по величине pH солевой вытяжки с учётом гранулометрического состава почвы.Грансостав pH солевой вытяжки

<4,5 4,6 4,8 5,0 5,2 5,4-5,5

Песчаный 2,5 2,1 1,6 1,3 1,0 0,7-0,5

Супесчаный 3,5 3,0 2,5 2,0 1,5 1,2-1,0

Легкосуглинистый 4,5 4,0 3,5 3,0 2,5 2,0

Среднесуглинистый 5,5 5,0 4,5 4,0 3,5 3,0

Тяжелосуглинистый 7,0 6,5 6,0 5,5 5,0 4,5

Глинистый 8,0 7,5 7,0 6,5 6,0 5,5 
 

Наиболее точно  рассчитать дозу CaCO3 можно по кривым буферности. Их строят, добавляя в несколько колб с равными навесками почвы и прилитыми к ним равными объёмами 1,0 н. раствора CaCl2 возрастающие количества Ca(OH)2. После взбалтывания и 24-часового настаивания измеряют pH и строят график зависимости pH от количества прилитой щелочи. Аналогично строится вторая ветвь графика, но в этом случае добавляется не Ca(OH)2, а HCl. По полученной кривой можно найти количество Ca(OH)2, необходимое для доведения pH до любого значения, и пересчитать его в CaCO3. 

В то же время, при  слишком частом известковании существует риск исчезновения питательных веществ  в почве, так как повышение  количества растений требует повышения  этих веществ в почве, а известковые  удобрения их не воспроизводят.