Агрохимия, агропочвоведение и агроэкология — Значение различных видов поглотительной способности почв в питании растений и применении удобрений

Способность почвы поглощать ионы и молекулы различных ве­ ществ из раствора и удерживать их называется ее поглотительной способностью. Различают пять видов поглотительной способ­ности: биологическую, механическую, физическую, химическую, физико-химическую. Биологическая поглотительная способность почвы. Она связана с наличием в почве живых корней растений и микро­ организмов, которые избирательно поглощают из почвенного раствора азот и зольные элементы и переводят их в различные органические соединения своих тел. Вещества предохраняются от выщелачивания из почвы. В резуль­ тате биологической деятельности в почве накапливается органиче­ ское вещество. Используя в качестве источника пищи и энергетического ма­ териала органические вещества, микроорганизмы разлагают их, переводят содержащиеся в них элементы питания в минеральную, доступную для растений форму. В то же время они сами потреб­ ляют некоторое количество питательных веществ ( N , Р, S и др.) для построения своих тел, переводят их в органическую форму и в этом смысле являются конкурентами культурных растений. Биологическое поглощение играет особенно большую роль в превращении азотных удобрений в почве.

МЕХАНИЧЕСКАЯ ПОГЛОТИТЕЛЬНАЯ СПОСОБНОСТЬ. Этот вид поглощения обусловлен свойством почвы, как всякого пористого тела, задерживать мелкие твердые частицы, взвешен­ные в воде и фильтрующиеся через нее. Механической поглотительной способностью обусловливается со­ хранение в почве наиболее ценной коллоидной фракции. Вноси­ мые в почву тонкоразмолотые удобрения (например, фосфоритная мука) не вымываются из ее верхнего слоя вследствие их механи­ ческого поглощения.

ФИЗИЧЕСКАЯ ПОГЛОТИТЕЛЬНАЯ СПОСОБНОСТЬ. Это положительная или отрицательная адсорбция частицами почвы целых молекул различных веществ. Физическое поглощение за­ висит главным образом от суммарной поверхности твердых частиц почвы. Общая поверхность частиц резко увеличивается с умень­шением их размера. Ч ем больше в почве мелкодисперсных ча­ стиц, тем больше суммарная поверхность, на которой происходит поглощение. Если молекулы растворенного вещества притягиваются части­ цами почвы сильнее, чем молекулы воды, то у самой поверхности частиц, в пленке окружающего их раствора, создается повышен­ ная концентрация этого вещества, а на некотором расстоянии от поверхности частиц концентрация будет ниже. В этом случае отме­ чается положительная молекулярная адсорбция, положительное физическое поглощение. Так поглощаются молекулы, многих органических соединений — спиртов, органических кислот и осно­ ваний, высокомолекулярных органических веществ. Из минераль­ ных соединений почва положительно поглощает физически только щелочи. Для растворимых минеральных солей и неорганических кислот характерна, наоборот, отрицательная молекулярная ад­ сорбция. При взаимодействии раствора минеральных солей с ча­ стицами почвы к их поверхности сильнее притягиваются молекулы воды, поэтому в растворе, непосредственно прилегающем к по­ верхности почвенных частиц, концентрация солей будет ниже, чем в окружающем растворе. Отрицательное физическое поглощение наблюдается при взаи­ модействии почвы с растворами хлоридов и нитратов. Отрицательное физическое поглощение хлоридов и нитратов обусловливает их высокую подвижность в почве. Они легко пере­ двигаются в ней вместе с почвенной влагой. При повышенной влажности из почвы, не занятой растительностью, возможно вымывание хлоридов и нитратов в нижележащие слои и даже в грунтовые воды, что необходимо учитывать при внесении удоб­ рений. Такое вымывание С1

-иона имеет положительное значение, так как избыток его вреден для растений. Поэтому, например, удобрения, содержащие много хлора, предпочтительно вносить с осени, чтобы к посеву произошло хотя бы частичное вымывание хлора из пахотного слоя почвы. Для нитратов такое вымывание нежелательно, и, следовательно, нитратные удобрения лучше вносить весной, незадолго до посева или в подкормку.

ХИМИЧЕСКАЯ ПОГЛОТИТЕЛЬНАЯ СПОСОБНОСТЬ. Это способность почвы переводить и удерживать растворимые элементы питания в нерастворимые (недиссоциированные). Механизмы: 1. Образование нерастворимых соединений . Металл 2+ : Ca , Mg , Sr , Ba , Fe , Cr , Ni , Pb , Cd , Cu , Zn , Mo , Mn . Анион: CO 3 2- , SO 4 2- , HPO 4 2- .2. Хемосорбция3. Хелатирование- образование комплексных хелатных соединений металлов, характерных для органических в-в.

ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКАЯ, ИЛИ ОБМЕННАЯ, ПОГЛОТИТЕЛЬНАЯ СПОСОБНОСТЬ

При взаимодействии твердой фазы почвы с почвенным раствором происходит физико-химическое, или обменное, поглощение. Наиболее отчетливо оно проявляется при поглоще­нии твердой фазой катионов. Физико-химическое, или обменное, поглощение катионов — это способность мелкодисперсных коллоидных частиц почвы, как минеральных, так и органических, несущих отрицательный заряд, поглощать различные катионы из раствора. При этом поглощение одних катионов сопровождается вытеснением в раствор экви­ валентного количества других (Са 2+ , М g 2+ и др.), ранее погло­ щенных твердой фазой почвы. Так, если почву, насыщенную кальцием (чернозем), обработать раствором хлористого калия, то катионы калия из раствора поглотятся почвой и одновременно из твердой фазы ее перейдет в раствор эквивалентное количество катионов кальция; в растворе вместо КС1 появится СаС12: (почва) Са + 2КС1 → (почва) КК+ СаС12. Поскольку в данном случае происходит обмен катионов, то поглощение такого типа называют обменным, а способность почвы к реакциям обменного поглощения называют обменной поглотительной способностью . Вследствие двойственного характера реакций обменного по­ глощения, обусловленных физическими и химическими причи­ нами, этот вид поглотительной способности называют также фи­ зико-химической, или коллоидно-химической, поглотительной спо­ собностью. При химическом поглощении в результате реакций между отдельными солями образуются нерастворимые соединения, из­ меняются состав и общая концентрация раствора, тогда как при обменном поглощении концентрация раствора не меняется, но изменяется его состав (в растворе уменьшается количество одних и увеличивается количество других катионов, а концентрация анионов остается почти неизменной). Физико-химическое, или обменное, поглощение катионов играет существенную роль в почвенных процессах, определяет важные физические и физико-химические свойства почвы — ее структур­ ное состояние, реакцию, буферность, имеет особенно большое значение при взаимодействии почвы с удобрениями. Превращение в почвах легкорастворимых удобрений, в особенности азотных и калийных, в значительной степени определяется процессами физико-химического, или обменного, поглощения. Каждая почва в естественном состоянии содержит определен­ ное количество обменно-поглощенных катионов: Са 2+ , М g 2+ , Н + , N а + , К + , NH 4 + , А1 3+ и др. В большинстве почв среди них преобла­ дает Са 2+ , второе место занимает М g 2+ , в некоторых почвах в по­ глощенном состоянии в значительном количестве содержится Н + и обычно немного N а + , К + , NH 4 + . В обменном поглощении катионов принимают участие главным образом высокодисперсные частицы почвы, как минеральные, так и органические. Всю совокупность высокодисперсных поч­ венных частиц, обладающих обменной поглотительной способ­ ностью, К. К. Гедройц назвал почвенным поглощающим комплек­ сом (сокращенно ППК).