Реакция почвы.

Реакция почвы является характерным и чувствительным её признаком, отражает самые существенные особенности химического состава почвы, всю совокупность условий почвообразования. Почвенный раствор обладает различной реакцией, которая проявляется при взаимодействии почвы с водой (или с растворами солей). Носителями реакции в почве могут быть почвенный раствор или почвенные коллоиды.

Реакция почвенного раствора определяются соотношением в нём водородных (Н⁺) и гидроксильных ионов (ОН^-) и зависит от содержания кислот и солей (кислый, щелочных). Вода в слабой степени подвергается электролитической диссоциации и распадается на два иона: Н⁺ и ОН^-. По закону действующих масс произведение концентрации дисоциированных ионов и недиссоциированной части воды постоянно и называется константной диссоциации: (Н⁺)_*(ОН^-)=10^-4_. Так как количество дислоцированных ионов для воды одинаково, то (Н⁺)=(ОН^-) =10^-7. Если прологарифмировать эту величину и взять её с отрицательным знаком, то этот логарифм обозначают рН: рН=-1g(Н⁺).

в нейтральных растворах рН=7 (Н⁺ = ОН^-)

в щелочных растворах рН  7 (ОН^-  Н⁺)

в кислых растворах рН  7 (Н⁺  ОН^-)

Для большинства растений лучшей реакцией почвенного раствора является нейтральная. Нейтральная реакция почвы или близкая к ней создаётся в чернозёмных почвах. ППК этих почв насыщен Са²⁺, Mg²⁺. При взаимодействии почв с водой и растворами нейтральных солей практически не происходит изменения концентрации ионов водорода в почвенных вытяжках.

Кислая реакция присуща почвам, не насыщенным основаниями (подзолистым, краснозёмам). Кислая реакция почвенного раствора обусловлена растворённой угольной кислотой, водорастворимыми фракциями фульвокислот.

Щелочная реакция обусловлена присутствием в растворе солей сильных оснований и слабых кислот, которые подвергаются гидролитическому расщеплению (NaHCO₃, Ca(HCO₃)₂ и др.).

В зависимости от рН почвенного раствора почвы подразделяются по кислотности на следующие группы (И.В.Тюрин):

Почвы рН

сильнокислые ………….. 3-4

кислые…………………... 4-5 (подзолы 4,5-6,0)

слабокислые ………….... 5-6

нейтральные ………….... 6-7 (чернозёмы 6,5-7,2)

щелочные…………......... 7-8 (карбонатные чернозёмы 7,5)

сильнощелочные ……… 8-9

Кислотность почвенного раствора оказывает большое влияние на направление и скорость большинства химических и биохимических логических реакций в почве. Пределом развития культурных растений можно считать реакцию почвенного раствора рН = 3,5-9,0, но для нормального их развития рН должно быть от 4 до 8.

Кислотность почв

Кислотность почв – это способность почвы подкислять почвенный раствор или растворы солей вследствие наличия кислот и обменных ионов Н⁺, Al³⁺. В почвоведении различают две формы кислотности:

1) Актуальная (активная) – определяется концентрацией свободных ионов водорода (Н⁺) в почвенном растворе. Определяется значением рН почвенного раствора.

2)Потенциальная (скрытая) – это кислотность твёрдой фазы почвы, обусловленная ионами Н⁺ и Al³⁺ находящимися в обменно-поглощённом состоянии в ППК. При взаимодействии почвы с растворами солей происходит обменная реакция, в результате в раствор вытесняется ионы Н⁺ и Al³⁺ и идёт подкисление почвенного раствора. Потенциальная кислотность подразделяется на 2 вида:

а) обменная – проявляется при взаимодействии почвы с раствором нейтральной соли (KCl, NaCl, BaCl₂). При этом водородные ионы вытесняются из ППК, происходит обмен между катионами солей и катионами, находящимися на поверхности почвенных частиц.

(почва) ^Н+ + KCl  (почва)^К++ Н Cl

б) гидролитическая кислотность – проявляется при взаимодействии почвы с раствором гидролитически щелочной соли (т.е. соли, образованной сильными основаниями и слабыми кислотами – например уксуснокислый натрий СН₃COONa (рН слабощелочная 8,2-8,4):

(почва) ^Н+ + СН₃COONa  (почва) ^Na++ СН₃COOН

Водородные ионы уксусной кислоты и определяют кислотность. Величину гидролитической кислотности выражают в мг^.экв на 100 г почвы. По величине она больше обменной и актуальной.

Реакцию почвенного раствора можно изменить в наиболее благоприятную сторону, внося различные минеральные вещества.

1.Для улучшения свойств кислых почв производится их известкование – внесение извести для нейтрализации кислотности почвы. При известковании происходит замещение обменного водорода на кальций:

CaCO₃+ H₂O +CO₂  Ca(HCO₃)₂

(почва) ^2Н+ + Ca(HCO₃)₂  (почва)^Ca2+ + 2H₂O +2CO₂

При внесении полной нормы извести устраняется актуальная и обменная кислотность, значительно снижается гидролитическая кислотность, повышается степень насыщенности почв основаниями.

2.Почвы, содержащие натрий в поглощенном состоянии, имеют щелочную реакцию. При взаимодействии такой почвы с водой в присутствии углекислого газа, всегда содержащегося в растворе, происходит следующая реакция:

(почва)^Na+ + H₂O+CO₂  (почва)^Н+ + Na₂CO₃

Na₂CO₃+2H₂O 2NaOH + H₂CO₃

Образующаяся сода (Na₂CO₃) резко подщелачивает раствор, поскольку при её гидролизе гидроксильные ионы (при диссоциации NaOH) преобладают в растворе, величина рН поднимается до 9-10. Для устранения щелочной реакции и избытка натрия в поглощающем комплексе проводят гипсование (внесение гипса CaSO₄) солонцеватых и солонцовых почв:

(почва)^Na+CaSO₄ (почва)^Ca2+ + Na₂ SO₄

Образуется легкорастворимый сульфат натрия, который вымывается вниз по почвенному профилю.

С процессами ионами обмена связано такое важное свойство почв как буферность - способность нейтрализовать кислоты или щелочи и противодействовать изменению реакции почвенного раствора. Если в почвенном поглощающем комплексе почвы находится способный к обмену ион водорода, то почва буферна по отношению к щелочи:

(почва)^H++NaOH(почва)^Na++H₂O

Если же почва содержит способные к обмену основания, она обладает буферностью по отношению к кислотам:

(почва)^Ca2+ +H₂SO₄ (почва)^2Н++CaSO_4.

Таким образом, буферность почв обуславливается в основном составом поглощенных оснований. Применение хорошо растворимых солей в качестве минеральных удобрений возможно благодаря этому свойству почвы, в противном случае в зонах вокруг гранул удобрений создавались бы губительные для растений концентрации солей. В то же время буферность почвы делает её инертной, противостоящей усилиям человека, направленным на изменение почвы в благоприятную сторону. Именно поэтому дозы химических удобрений значительно превосходят количества, необходимые для изменения актуальной кислотности или щелочности, непосредственно действующих на растения.