Поглотительная способность почв

Харьковский национальный университет им. В.Н. КаразинаБиологический факультет

Кафедра микологии и фитоиммунологии

Комплекс презентаций к курсу «Почвоведение»

Часть 7

Поглотительная способность (ПС) – это способность почвы поглощать и удерживать различные вещества из раствора, проходящего через нее

МеханическаяФизическаяФизико-химическаяХимическая Биологическая

К. К. Гедройц

В почве задерживаются:

Вещества в молекулярном и

ионном состоянии (пар, газ)

Тонкие и коллоидные суспензии Живые микроорганизмы

Поглотительная способность почв обусловлена

Содержанием в почве тонкодисперсных частиц

1-тонкие, преимущественно капиллярные поры в комках, при смачивании почвы заполняются водой;2-средние поры в комках (ячейки, канальцы), при смачивании на короткий период заполняются водой, потом после ее рассасывания— воздухом;3 -крупные поры между комками, обычно заполнены воздухом;4 - капиллярные поры на стыке комков

Пористостью

Механическая ПС – это свойство почвы, как всякого пористого тела, поглощать твердые частицы, поступающие с водой или воздухом, размеры которых превышают размеры почвенных пор

Почвенный р-рЗависит от:▪ гранулометрического состава почвы▪ плотности сложения▪ степени заиливания почвы

Биологическая ПС – закрепление веществ в телах организмов (растения, животные, грибы, бактерии).

Главная особенность – избирательное усвоение из растворов с минимальным содержанием наиболее важных для организмов веществ в присутствии больших количеств остальных соединенийВ верхних горизонтах почв вместе сгумусом накапливается N, P, Ca

БПС зависит от:аэрации, влажности и других свойств почвы, от количества и состава органического вещества

ФПС зависит от: количества и качества почвенных коллоидовМеханизм ФПС – адсорбция частицами почвы целых молекул растворенных веществ, обусловленная изменением свободной поверхностной энергии и величины поверхности

Физическая ПС –– способность почвы увеличивать концентрацию молекул различных веществ у поверхности тонкодисперсных частиц

Химическая ПС обусловлена образованием труднорастворимых соединений, выпадающих из раствора в осадок в результате происходящих в почве химических реакций

Поступающие в почву в составе атмосферных, грунтовых поливных вод катионы и анионы могут образовывать с солями почвенного раствора нерастворимые или труднорастворимые соединения

Физико-химическая ПС (обменная) - способность почвы поглощать и обменивать ионы, находящиеся на поверхности коллоидных частиц, на эквивалентное количество ионов раствора, взаимодействующего с твердой фазой почвы

Слой компенсирующих ионов Ионы почвенного раствора

Почвенные коллоиды – мельчайшие частицы почвы размером 0,2-0,001 мкм

• проходят через обычные фильтры

• не оседают в воде• высокая дисперсность

– минеральные (глинистые минералы, гидроксиды Fe, Al, Si др.)

– органические (гуминовые и фульвокислоты, белки, полисахариды и органо-минеральные глинисто-гумусовые комплексы, алюмо- и железогумусовые сорбционные комплексы)

Свойства

Природа

Распределение обменных катионов в почвенном растворе в диффузном слое определяется, двумя противоположно направленными силами: - электростатические силы отрицательно заряженной поверхности твердой фазы- тепловое движение ионов, стремящееся выровнять их концентрацию во всем объеме раствора

Теория Гуи-Чепмена

Между гранулой и раствором возникает термодинамический потенциал, под влиянием которого из раствора притягиваются компенсирующие ионы, располагающиеся в два слоя. Один — неподвижный слой, прочно удерживаемый электростатическими силами потенциалопределяющих ионов (слой Гельмгольца). Между коллоидной частицей и окружающим раствором возникает электрокинетический потенциал (дзета-потенциал), под влиянием которого находится второй (диффузный) слой компенсирующих ионов, обладающих способностью к эквивалентному обмену на ионы того же знака заряда из окружающего раствора

Почвенный поглощающий комплекс (ППК) - твердая фаза почвы, способная к реакциям ионного обмена и представляющая совокупность различных коллоидов и тонкодисперсных веществ.

ППК – часть почвы характеризующаяся активной химической, физической, физико-химической и биологической деятельностью и, определяющая генезис и плодородие всего почвенного покрова

Состав почвенного поглощающего комплекса

Физическое состояние почвенных коллоидов

Коллоиды в почве могут находиться в форме геля (в осажденном состоянии) и в форме золя (в виде суспензии).

Пептизация почвенных гелей (изменение электропотенциала и степени гидратации):

увеличение щелочности среды;

уменьшение концентрации легкорастворимых солей;

замена двух- и трехвалентных катионов на

одновалентные катионы калия, натрия, аммония.

известкование Промывка почвы

Коагуляция почвенных коллоидов происходит при изменении электрокинетического потенциала частиц и дегидратации:

Попадание в почву электролитов (кислоты, щелочи, соли)

Высушивание, нагревание, замораживаниевзаимодействии отрицательно заряженных частиц

(гумусовых кислот) и положительно заряженных (гидроксидов железа и алюминия).

Увеличение коагуляции

К+, Na+ Ca 2+, Mg 2+ Fe 3+, Al 3+

Обменное поглощение катионов Обменным поглощением (обменной сорбцией) катионов называется способность катионов диффузного слоя коллоидов обмениваться на эквивалентное количество катионов почвенного раствора

Почвы экстрагумидных и rумидных областей: в составе ППК преобладают катионы Са2+, Мg2+, Н+, Аl3+; Почвы семигумидных областей – Са2+, Mg 2+ Почвы аридных областей Са2+, Мg2+, Na+, К+

Емкость катионного обмена (ЕКО) — общее количество катионов одного рода, удерживаемых почвой в обменном состоянии при стандартных условиях и способных к обмену на катионы взаимодействующего с почвой раствора.Величину ёмкости выражают в миллиграмм-эквивалентах на 100 г почвы

Поглощение почвами анионов

Сорбция анионов в почвах определяется их свойствами, зарядом и свойствами ППК. По способности к поглощению анионы располагаются в следующий ряд:

Изменение способности к поглощению

Cl- < NO3- < SO4

2- < PO43- < SiO4

2- < ОН-

Экологическое значение поглотительной способности

Определяет плодородие почвыХарактер процессов почвообразования

питательный режим почвы

накопление элементов минерального

питания растений

регулирование рН-реакции почвы

Водно-физические свойства

Черноземы

Обогащение Са2+

рН=7,0-7,5

Коллоиды - гели, не

пиптезирующиеся при избытке влаги

Хорошая оструктуренность

Солонцы

Обогащение Na+

рН=8,0-9,0

Коллоиды - золи, легко

пиптезирующиеся при избытке влаги

Слабая оструктуренность