Поглотительная способность почвы

3.5.1 Поглощение почвами катионов

     Катионы,
находящиеся в компенсирующем слое
коллоидов, называются поглощенными, часть
из них располагается в неподвижном слое,
а часть – в диффузном. Кроме того, часть
катионов находится в межслоевом пространстве
глинистых минералов. Последние могут
быть обменными и частично необменными.
Переходу обменных катионов в необменные
способствует высушивание, так как при
этом происходит уменьшение расстояний
между слоями кристаллической решетки
минералов. Такое явление наблюдается
в разбухающих минералах, например в монтмориллоните,
вермикулите. Неразбухающие минералы,
например гидрослюды, также могут содержать
необменные катионы, так как они связываются
сильными электрическими зарядами, расположенными
на поверхности тетраэдрических слоев.

     Обменное 
и необменное поглощение катионов зависит 
от их свойств, свойств коллоидов почвенного
поглощающего комплекса, а также от свойств
растворов, взаимодействующих с почвой
(Н. И. Горбунов, 1967).

Слайд 24 5. NH4+ – ион аммония: единственная возможная аккумуляция доступного

корневыми системами растений. Не накапливается в количествах, превышающих 3% от

ЕКО. Физическая и физико-химическая значимость не изучена. Повышенное содержание свидетельствует о недостатке азота.6. H+ – обменный водород – источник почвенной кислотности. Его присутствие фиксируется всегда в бескабонатных почвах, т.е. в почвах, не содержащих CaCO3. В нейтральных почвах при рН от 6,5 до 7,2 водород присутствует в ППК в количествах менее 5% от ЕКО. В этих условиях обменный водород экологически нейтрален. В количествах более 5% от ЕКО начинают проявляться кислотные свойства почв. При этом кислотные свойства проявляются сильнее при повышении количества Н+ в коллоидно-поглощенном состоянии. Максимум кислотности почвенной среды наступает когда среди обменных катионов водорода становится более 40-50%, рН почвы при этом становится кислой и сильнокислой (рН 3-5). Максимальное количество водорода в ППК может достигать 80% от ЕКО.

2. Почвенный раствор.
2.2. Катионы почвенного раствора.

3.5 Физико-химическая поглотительная способность почв

     Физико-химическая,
или обменная, поглотительная способность
почвы заключается в том, что почва способна
обменивать некоторую часть содержащихся
в твердой ее фазе катионов на эквивалентное
количество катионов, находящихся в соприкасающемся
с нею растворе; между катионами твердой
фазы почвы и катионами почвенного раствора
всегда устанавливается равновесие. Поглощаемый
из раствора при этом катион или поглощаемые
катионы, если их в растворе несколько,
в том или другом количестве исчезают
из раствора и становятся в соединения
твердой фазы почвы, а вместо них в раствор
переходит из твердой фазы почвы эквивалентное
количество другого или других катионов.
Такой обмен катионов может в зависимости
от рода катионов в той или другой степени
повлиять на физические и химические свойства
почвы, так как те и другие находятся в
тесной зависимости от рода катионов,
входящих в поглощенном состоянии в твердую
фазу почвы (К.К. Гедройц, 1955).

     В
почве физико-химическое поглощение
происходит при изменении влажности,
внесении удобрений, подъеме и опускании
грунтовых вод, орошении и т.д. Малейшее
изменение в составе и концентрации почвенного
раствора вызывает изменение в составе
поглощенных катионов. Следовательно,
между почвенным поглощающим комплексом
и почвенным раствором существует постоянное
взаимодействие. Каждая разновидность
почвы имеет в своем поглощающем комплексе
определенный состав и количество катионов
(Н. И. Горбунов, 1967).

Слайд 31 Потенциальная кислотность — способность почвы при взаимо­действии с

– кислотность почвы, обусловленная наличием ионов Н+ или Аl3+ в

поглощенном состоянии. Обменная кислотность названа так потому, что она обнаруживается в результате обмена поглощенных коллоидами ионов Н+ или Аl3+ на катионы солевого раствора, которым обрабатывается почва. Поэтому, в отличие от актуальной, обменная кислотность является как бы скрытой, или связанной.Ионы Н+ находятся в неподвижном и в диффузном слоях почвенной коллоидной мицеллы и прочно связаны с коллоидными частицами. Если привести почву во взаимодействие с раствором нейтральной соли, например с хлоридом калия, то произойдет вытеснение ионов водорода в раствор; при этом образуется соляная кислота, а эквивалентное количество калия поглотится коллоидами:

2. Почвенный раствор.
2.3. Свойства почвенного раствора

3.4 Биологическая поглотительная способность почв

     Биологическая
поглотительная способность связана 
с жизнедеятельностью растений и почвенных
микроорганизмов, которые избирательно
поглощают из почвы необходимые элементы
минерального питания, переводят их в
органическую форму и предохраняют тем
самым от выщелачивания. После отмирания
корней, растительных остатков и тел микроорганизмов
происходят их разложение и постепенная
гумификация. Минерализация и последующее
использование растениями ранее закрепленного
в почве в органической форме азота, фосфора
и серы протекают довольно медленными
темпами.

     Интенсивность
биологического поглощения зависит от
аэрации, влажности и других свойств почвы,
от количества и состава органического
вещества, служащего источником пищи и
энергетического материала для преобладающих
в почве гетеротрофных микроорганизмов.
Внесение в почву значительного количества
бедного азотом органического вещества
(соломы или соломистого навоза) вызывает
быстрое размножение микроорганизмов,
сопровождающееся интенсивным биологическим,
закреплением минеральных форм азота,
что приводит к ухудшению азотного питания
растений и снижению урожая. В то же время
биологическое поглощение способствует
закреплению нитратного азота, который
никаким другим путем в почве не удерживается
и может вымываться, особенно на легких
почвах в зонах достаточного увлажнения
и орошаемого земледелия (П. М. Смирнов,
Э. А. Муравин, 1984)

Виды поглотительной способности почв

Ученые выделяют целый ряд разновидностей поглотительной способности почвы. Каждая из них имеет определенные особенности.

Механическая

Под этим термином понимают способность механическим способом удерживать частицы в порах грунта. При этом задерживаются суспензии органических и алюмосиликатных фрагментов и коллоидально-распыленных частиц. Это помогает сохранить мелиоранты, коллоидные фракции и подкормки, которые плохо растворяются в воде.

Физическая

Этот тип поглощения заключается в способности удерживать органические и минеральные элементы на поверхности твердой фазы почвы. Этот эффект связан с действием абсорбционных сил. Физическое поглощение связано с наличием высокодисперсной фазы земли. За счет этого удается притягивать и накапливать грунтовые воды и содержащиеся в них вещества.

Химическая

Эта характеристика связана с формированием нерастворимых или труднорастворимых соединений. Это обусловлено появлением химических реакций между отдельными растворимыми солями в структуре грунта.

Особенную роль это свойство играет в трансформации фосфора в почве. При использовании водорастворимых препаратов на основе этого вещества в грунте наблюдается выраженное химическое связывание фосфора. В кислых типах грунта, которые включают много полуторных окислов, химическое усвоение этого вещества сопровождается выделением фосфатов железа и алюминия, которые с трудом растворяются.

За счет химического поглощения в грунте скапливаются фосфаты, которые становятся доступными при смене реакции среды, иначе они выполняют в грунте функции балласта. В такой ситуации химическое усвоение выполняет отрицательную функцию.

Биологическая

Эта характеристика представляет собой поглощение питательных веществ, воздуха и подкормок культурными растениями и микрофлорой грунта. Во время жизнедеятельности растений и грунтовых микроорганизмов скапливаются органические элементы. Они содержат золу и азот.

Выраженность и темпы протекания этого процесса зависят от следующих параметров:

• воздушный режим грунта;
• содержание в грунте органических элементов и остатков растений;
• тепловой режим грунта;
• реакции среды.

В качестве легкодоступного источника энергии для микроорганизмов используются корневые выделения культур. Потому микробиологические процессы особенно успешно протекают в области ризосферы.

Физико-химическая

Эту поглотительную способность также называют обменной. Под данным термином понимают возможности почвы поглощать и обменивать ионы, расположенные на поверхности коллоидных фрагментов, на ионы грунтового раствора.

При отрицательном заряде потенциалопределяющего слоя грунтовых коллоидов происходит обмен катионов. Если заряд является положительным, наблюдается обмен анионов. К ключевым особенностям обменного усвоения катионов относят следующее:

1. Обмен осуществляется в эквивалентных объемах. Это происходит в соответствии с базовыми законами химических реакций.
2. Любой поглощенный катион может быть заменен на иной катион грунтового раствора.
3. Энергия поглощения и вытеснения катионов существенно отличается. На нее влияют показатели валентности и атомной массы.

В почве также наблюдается необменное поглощение катионов. Как следствие они закрепляются глинистыми минералами, которые обладают трехслойной кристаллической решеткой.

Необменное усвоение калия и аммония имеет широкие пределы – все зависит от основных характеристик почвы. На данный показатель напрямую влияет минералогический и гранулометрический состав субстрата. У черноземов он выражен значительно сильнее, нежели на дерново-подзолистом виде грунта.

Также этот вид поглотительной способности увеличивается в случае периодического увлажнения и высушивания земли. Потому неглубокое заделывание калийных и аммиачных составов в структуру почвы, которая подвержена орошению и высыханию, усиливает необменное усвоение калия и аммония. Эти вещества более медленно преобразуются в доступные формы по сравнению с обменно-поглощенными.

Фиксирующая способность почв

Эта способность почвы обусловлена отношением к катионам, и она зависит от гранулометрического состава. Данная характеристика определяется содержанием гумуса. Чем выше этот параметр и тяжелее субстрат, тем выше его способность усваивать катионы.

Поглотительная способность почвы напрямую влияет на процесс выращивания культурных растений

Потому так важно учитывать данный параметр и его разновидности

3.1 Механическая поглотительная способность почв

     Механической 
поглотительной способностью называется
свойство почвы, как всякого пористого
тела, не пропускать через себя, задерживать
частицы, взмученные в фильтрующейся через
почву воде, раз эти частицы больше некоторой
величины. Благодаря этому виду поглотительной
способности почва задерживает коллоидально
распыленные вещества, если коллоидальные
частицы крупнее данной величины, и грубые
суспензии. Задержанные алюмосиликатные
и органические частички примешиваются
к твердой фазе почвы, вступая с нею в более
или менее прочные соединения в зависимости
от их состава, дисперсности и других свойств
(например, электрического заряда).

     Почва
состоит из отдельных частичек, или 
зерен, называемых механическими элементами;
величина этих зерен в одной и той же почве
колеблется в очень широких пределах;
так во всех почвах мы можем найти механические
элементы от 1 мм и до 5 микромикрона в диаметре,
только различных почвах относительное
количество частиц различного диаметра,
т. е. так называемый механический состав
почвы, будет различен. Встречаются почвы,
содержащие и более крупные механические
элементы, нежели в 1 мм диаметром. Эти
механические элементы представляют кристаллы
различных алюмосиликатов и силикатов.

     Как
бы плотно ни прилегали отдельные 
частички друг к другу, в массе 
их между ними всегда будут оставаться
пространства, поэтому почва при всяком
уплотнении представляет собою пористое
тело. Между отдельными механическими
элементами, слагающими это тело, между
образуемыми этими элементами комплексами—структурными
элементами почвы—имеются пространства,
образующие очень сложную сеть переплетающихся
между собою и прерывающихся канальцев
самого разнообразного диаметра. Характер
этой системы каналов в отношении их расположения,
взаимной связи и величины диаметров зависит
от механического состава минеральной
и органической части почвы, от количественного
соотношения между этими частями, от структурности
и от сложения почвы.

     Благодаря
механической поглотительной способности 
передвижение отдельных микроорганизмов 
в почве должно быть очень затруднено.
Все микроорганизмы, видимые даже лишь
в самый сильный микроскоп, должны задерживаться
целиком слоем в несколько сантиметров
почвы даже среднего механического состава.

     Механическая
поглотительная способность почвы 
играет существенную роль в распределении
микроорганизмов в почвенном разрезе
и до настоящего времени она почти вовсе
еще не изучена, и законы, управляющие
этим поглощением, нам неизвестны (К.К.
Гедройц, 1955).

Что такое файл cookie и другие похожие технологии

Файл cookie представляет собой небольшой текстовый файл, сохраняемый на вашем компьютере, смартфоне или другом устройстве, которое Вы используете для посещения интернет-сайтов.

Некоторые посещаемые Вами страницы могут также собирать информацию, используя пиксельные тэги и веб-маяки, представляющие собой электронные изображения, называемые одно-пиксельными (1×1) или пустыми GIF-изображениями.

Файлы cookie могут размещаться на вашем устройстве нами («собственные» файлы cookie) или другими операторами (файлы cookie «третьих лиц»).

Мы используем два вида файлов cookie на сайте: «cookie сессии» и «постоянные cookie». Cookie сессии — это временные файлы, которые остаются на устройстве пока вы не покинете сайт. Постоянные cookie остаются на устройстве в течение длительного времени или пока вы вручную не удалите их (как долго cookie останется на вашем устройстве будет зависеть от продолжительности или «времени жизни» конкретного файла и настройки вашего браузера).

Cookie файлы бывают различных типов:

Необходимые. Эти файлы нужны для обеспечения правильной работы сайта, использования его функций. Отключение использования таких файлов приведет к падению производительности сайта, невозможности использовать его компоненты и сервисы.

Файлы cookie, относящиеся к производительности, эффективности и аналитике. Данные файлы позволяют анализировать взаимодействие посетителей с сайтом, оптимизировать содержание сайта, измерять эффективность рекламных кампаний, предоставляя информацию о количестве посетителей сайта, времени его использования, возникающих ошибках.

Рекламные файлы cookie определяют, какие сайты Вы посещали и как часто, какие ссылки Вы выбирали, что позволяет показывать Вам рекламные объявления, которые заинтересуют именно Вас.

Электронная почта. Мы также можем использовать технологии, позволяющие отслеживать, открывали ли вы, прочитали или переадресовывали определенные сообщения, отправленные нами на вашу электронную почту. Это необходимо, чтобы сделать наши средства коммуникации более полезными для пользователя. Если вы не желаете, чтобы мы получали сведения об этом, вам нужно аннулировать подписку посредством ссылки «Отписаться» («Unsubscribe»), находящейся внизу соответствующей электронной рассылки.

Сторонние веб-сервисы. Иногда на данном сайте мы используем сторонние веб-сервисы. Например, для отображения тех или иных элементов (изображения, видео, презентации и т. п.), организации опросов и т. п. Как и в случае с кнопками доступа к социальным сетям, мы не можем препятствовать сбору этими сайтами или внешними доменами информации о том, как вы используете содержание сайта.

3.2 Физическая поглотительная способность почвы

     
К. К. Гедройц описывает
этот вид поглотительной способности
следующим образом.

     На 
границе соприкосновения твердых 
частиц почвы с окружающим раствором
возникает некоторое количество свободной
энергии, которую называют поверхностной
энергией. Величина возникающей энергии
равняется произведению поверхностного
натяжения на величину поверхности всех
твердых частиц почвы. Таким образом, поверхностная
энергия зависит от обеих названных величин.

     Поверхностное
натяжение почвенных растворов 
очень невелико, и поэтому величина
поверхностной энергии в почвах обусловлена
главным образом суммарной поверхностью
твердых частиц почвы, т. e. зависит от механического
состава почвы или, точнее, от содержания
в ней коллоидных и близких к ним по размеру
частиц.

  К. К.
Гедройц рассматривает два возможных
случая физического поглощения в результате
изменения величины свободной поверхностной
энергии.

      
а) Физическое поглощение с 
понижением поверхностного натяжения. 
Поверхностное натяжение воды при 0°
составляет 75 дин на 1 см2. В водных
растворах величина поверхностного натяжения
зависит от природы и концентрации растворенных
соединений. Одни вещества понижают, другие
повышают поверхностное натяжение водных
растворов. С повышением концентрации
растворенных веществ возрастает их влияние
на поверхностное натяжение растворов.
К веществам, понижающим поверхностное
натяжение водных раствором, принадлежат
многие органические соединения: органические
основанияи кислоты, спирты, высокомолекулярные
соединения и т. п. В противоположность
им неорганические соли, кислоты и основания,
а также органические соединения с большим
количеством гидроксильных групп повышают
поверхностное натяжение.

     Понижение
возникающей свободной поверхностной 
энергии достигается путем уменьшения
поверхностного натяжения в результате
притягивания почвенными частицами веществ,
понижающих поверхностное натяжение,
и, наоборот, отталкивания веществ, повышающих
поверхностное натяжение. В результате
в растворе, непосредственно прилегающем
к поверхности почвенных частиц, концентрация
веществ, понижающих поверхностную энергию,
будет выше, а концентрация повышающих
поверхностную энергию — ниже, чем в окружающем
почвенном растворе. В первом случае будет
происходить положительное, во втором
– отрицательное физическое  поглощение.

     б)
Физическое поглощение с уменьшением
поверхности частиц. К этому виду поглотительной
способности относится явление коагуляции,
когда, в результате соединения многих
мелких частиц в более крупные микроагрегаты,
суммарная поверхность уменьшается, а
вместе с этим снижается и свободная поверхностная
энергия.

     Рассмотрение 
этого вида поглощения К. К. Гедройц 
заканчивает следующими словами: «Несмотря,
однако, на очень скудное количество экспериментальных
доказательств способности почв к положительной
и отрицательной адсорбции, теоретические
соображения заставляют нас признать,
что таковою почва обладает, но количественно
она проявляется в общем малыми величинами,
которые при методах, обычно применявшихся
для их определения (методы взбалтывания,
промывания и т. п.), мало доступны нашим
измерениям» (Н. П. Ремезов, 1957).

3.5.2 Обменное поглощение катионов

     При
обменном поглощение способность катионов
внедряться в компенсирующий слой ионов
неодинакова. Из наиболее распространенных
в почве обменных катионов – Са2+,
Mg2+, Na+, K+, NH4+, A13+
и Н+ — способность поглощения возрастает
с увеличением атомного веса и валентности
катионов.

     По 
степени (энергии) поглощения наиболее
распространенные в почвах катионы
располагаются в таком порядке: Na+,
NH4+, K+, Mg2+, Ca2+, Al3+.
Степень поглощения водородного иона
особенно велика.

     Большая
гидратационная оболочка ослабляет сорбционную
способность катионов. Поэтому среди одновалентных
катионов натрий (ионный радиус 0,98 А) поглощается
слабее калия (ионный радиус 1,33 А) у двухвалентных
катионов кальций, имеющий более крупный
ионный радиус (1,06 А), поглощается сильнее
магния (ионный радиус 0,78 А). Ион водорода
в водном растворе присоединяет одну молекулу
воды и образует гидроксоний (Н₃О+,
ионный радиус 1,35 А). Гидроксоний поглощается
почвенными коллоидами сильнее, чем другие
одновалентные ионы. Катионы, лучше поглощающиеся
почвой, удерживаются ей с большей силой,
так как имеют больший электрический заряд
и сильнее притягиваются почвенными коллоидными
частицами.

Слайд 3 Механическая поглотительная способность — это свойство почв поглощать

которых превышают размеры почвен­ных пор. От размера и формы пор

зависят крупность задержива­емых частиц и глубина их проникновения в почву. Вода, проходя сквозь почвенную толщу, очищается от взвесей, что позволяет использовать это свойство почв и рыхлых пород для очистки питьевых и сточных вод. При строительстве оросительных систем свойство почв поглощать твердые частицы используется для заиливания дна и стенок каналов в целях уменьшения потерь воды на фильтрацию (кольматирование каналов, водохранилищ).Химическая поглотительная способность обусловлена образованием в результате происходящих в почве химических реак­ций труднорастворимых соединений, выпадающих из раствора в осадок. Поступающие в почву в составе атмосферных, грунто­вых поливных вод катионы и анионы могут образовывать с солями почвенного раствора нерастворимые или труднорастворимые соединения

1. Поглотительная способность почвы.
1.1. Виды поглотительной способности почвы.

Слайд 6 Почвенный поглощающий комплекс (ППК) — это совокупность минеральных,

воде и способных поглощать и обменивать поглощенные ионы. Почва относится

к гетерогенным полидисперсным образованиям, для которых коллоидное состояние вещества имеет большое значение. Поглотительной способностью обладают как коллоидные частицы (меньше 0,0001 мм), так и предколлоидная фракция (меньше 0,001 мм). Диаметр частиц в 0,001 мм представляет собой грань, отделяющую механические элементы с резко выраженной поглотительной способностью.Характерной особенностью почвенных коллоидов является наличие большой суммарной и удельной (поверхность почвенных частиц в м2 или см в единице массы или объема почвы) поверхности.

1. Поглотительная способность почвы.
1.2. Почвенно-поглощающий комплекс (ППК). Почвенные коллоиды.

Слайд 10 Электростатические силы отрицательно заряженной поверхности твердой фазы притягивают

пределах диффузного слоя с максимумом близ поверхности.Однако этому препятствует тепловое

движение ионов, стремящееся выровнять их концентрацию во всем объеме раствора. Устанавливающееся под влиянием этих противоположно направленных силовых полей равновесие характеризуется состоянием, при котором избыток катионов, находящихся около поверхности твердой фазы, по мере увеличения расстояния от границы раздела фаз по направлению внутрь почвенного раствора в пределах диффузного слоя уменьшается.Коллоидная мицелла электронейтральна.

1. Поглотительная способность почвы.
1.3. Строение и заряд почвенных коллоидов.