Научная электронная библиотека

Монографии, изданные в издательстве Российской Академии Естествознания

Охрана и защита, обустройство, индикация и тести-рование природной среды. Сборник статей студентов, аспирантов и преподавателей: Научно-учебное издание

Мазуркин П. М.,

ПОКАЗАТЕЛИ КИСЛОТНОСТИ ПО ГЛУБИНЕ ПРОБ ПОЧВЫ (С.П. Семенова, магистрант (ЗОС-51))

Реакция почвенного раствора является важным свойством почвы. Отдельные растения требуют определенных интервалов реакции почвы для нормального развития; энергия жизнедеятельности микроорганизмов также значительно зависит от реакции почвы (в кислой среде преобладает грибная флора, а в слабощелочной - бактериальная). С реакцией почвенной среды связаны процессы почвообразования: разрушения и превращения минеральной и органической частей почвы (растворение, образование осадков, диссоциация, образование устойчивых органо-минеральных соединений, миграция и аккумуляция веществ в почвенном профиле). Реакция почвенного раствора является важным фактором плодородия почв [1].

Кислотность почв - способность почвы подкислять воду и растворы нейтральных солей. Она обусловлена находящимися в почвенном растворе органическими и минеральными кислотами, кислыми и гидролитически кислыми солями, а также обменными ионами Η⁺ и Αl³⁺.

Различают две формы кислотности: актуальную (реакция почвенного раствора) и потенциальную (реакцию твердой фазы почвы).

Актуальной кислотностью называют кислотность почвенного раствора. Ее значение зависит от количества органических и минеральных кислот в почвенном растворе. Активную кислотность выражают величиной водного рН (Н₂О). Реакция почвенного раствора определяется концентрацией находящихся в нем ионов водорода (Н⁺) и гидроксила (ОН). При электрической диссоциации воды образуется равное количество ионов водорода и гидроксила. При этом концентрация ионов водорода в чистой воде, имеющей нейтральную реакцию, равна 10^-7 г на л Н⁺. Если в воде растворена кислота, то количество ионов водорода в растворе увеличивается.

Но пользоваться величиной концентрации ионов водорода в г на л раствора на практике неудобно. Поэтому для упрощения обозначения концентрации ионов водорода ее выражают символом рН, представляющим собой отрицательный логарифм концентрации ионов водорода почвенного раствора. Так, при концентрации ионов водорода 10^-3 г на л, рН будет равна 3; при 10^-6 - 6; при 10^-8 - 8 и т.д.

Потенциальная кислотность (кислотность твердой массы) обусловлена ионами Н⁺ и Аl³⁺, находящимися в поглощенном состоянии в почвенно-поглощающем комплексе. Потенциальную кислотность в зависимости от характера вытеснения Н⁺ и Аl³⁺ подразделяют на два вида: обменную и гидролитическую.

Обменная кислотность - кислотность почвенного раствора, образующая при вытеснении Н⁺ и Аl³⁺ раствором нейтральной соли (КСl).

В зависимости от обменной кислотности (рН_КСl) различают: сильнокислые (рН меньше 4,5), среднекислые (рН 4,6 - 5,0), слабокислые (рН 5,1 - 5,5), близкие к нейтральным (рН 5,6 - 6,0), нейтральные (рН 6,0 - 7,0) и рН более 7 - щелочные почвы. По обменной кислотности рассчитывают дозы извести для нейтрализации кислотности почв.

Гидролитическая кислотность выражается в мг.-экв. на 100 г почвы. В кислых почвах обменная кислотность всегда меньше гидролитической, т.к. является ее частью.

Кислотность почвы является ее отрицательным свойством: угнетает рост и развитие культурных растений, жизнедеятельность почвенных микроорганизмов, усиливает разрушение минеральной части почвы, вызывая процессы подзолообразования. Кроме того, катионы алюминия токсичны для растений. В целом кислотность снижает почвенное плодородие и урожайность сельскохозяйственных культур.

По данным [2] в таблице 1 приведены исходные данные для факторного анализа, причем вне зависимости от типа пробной площадки и горизонтов почвенного разреза.

Таблица 1

Кислотность почвы и грунта на глубине взятия проб

Глубина	рН водный	рН солевой	Гидролит. кислотность	Глубина	рН водный	рН солевой	Гидролит. кислотность
5-15	6.92	5.89	5.69	5-15	5.55	4.28	11.97
30-40	7.21	6.24	6.24	23-39	5.17	3.4	13.37
45-55	7.47	6.17	6.17	40-50	5.35	3.47	14.26
50-70	7.42	6.7	6.70	60-70	5.56	3.65	9.68
86-96	7.65	6.43	6.43	90-100	7.15	4.75	1.96
0-20	7.25	5.95	2.90	130-140	8.05	6.62	1.20
20-30	7.39	6.13	2.48	4-15	5.92	4.3	8.58
30-70	7.08	5.98	2.70	17-36	5.86	3.63	7.18
70-100	7.82	5.9	1.3	36-68	5.95	3.72	7.09
2-16	6.2	5.17	5.99	68-101	6.8	5.4	1.93
20-30	6.12	4.6	7.00	101-150	8.53	7.49	0.61
32-42	5.82	4.2	6.98	1-22	6	4.52	8.14
50-60	6.07	3.98	7.48	22-37	6.2	4.41	7.26
70-80	6.41	4.7	2.90	37-68	7.45	6.5	1.14
95-134	7.01	5.01	3.50	68-120	8.02	6.9	1.70
134-170	8.35	7.14	0.99	1-29	6.54	4.45	5.16
210-230	8.1	7.29	1.50	29-55	6.76	5.28	2.45
2-17	5.65	4.35	9.98	55-83	7.09	5.62	1.93
20-30	5.67	3.51	10.07	83-144	7.02	5.58	1.66
34-44	5.58	3.39	11.7	144-150	7.12	5.8	1.58
60-70	5.59	5.51	0.50	1-27	6.09	5.08	6.39
80-90	5.93	4.05	4.99	24-41	6.5	5.09	4.90
125-135	7.06	4.72	1.70	41-70	6.84	5.1	2.45
180-190	8.22	7.13	0.50	70-105	6.93	5.03	2.01
				105-150	6.92	5.21	2.45

Нами ставилась задача выявления биотехнических закономерностей, которые позволили бы выразить солевую и гидролитическую кислотность через водную кислотность.

Для записи формул примем следующие условные обозначения:

pH - кислотность водная;

pH_c - кислотность солевая;

pH_г - кислотность гидролитическая.

Связь между первыми двумя факторами (рис. 1) определяется уравнением показательного закона

.                 (1)

Отсюда следует, водная кислотность с коэффициентом корреляции 0,9189 вполне может заменить солевую кислотность. Поэтому параметр почвы pH_c был исключен из факторного анализа.

Рис. 1. График сравнения рН водного (абсцисса) с рН солевым (ордината)

Гидролитическая кислотность (рис. 2) получает закон экспоненциальной гибели по формуле

.                                   (2)

Рис. 2. График сравнения рН водного (абсцисса) с гидролитической кислотностью

Из-за непропорциональной факторной связи и меньшего значения коэффициента корреляции 0,8221 гидролитическая кислотность была оставлена для проведения факторного анализа свойств почвы.

Литература

1. Захаров, К.К. Основы почвоведения и географии почв: Учебное пособие / К.К. Захаров. - Йошкар Ола: МарГТУ, 1999. - 342 с.
2. Экология города Йошкар-Олы: научное издание / Мар.гос.ун-т; отв.ред. О.Л. Воскресенская. - Йошкар Ола, 2007. - 300 с.