Катионообменная способность почв:

физико-химические свойства, которые так важно знать

Практически все аграрии, которые активно развиваются и берут пример с зарубежных коллег, уже давно используют агрохимический анализ почв как инструмент успешного сельхозпроизводства. Не секрет, что зная основные показатели плодородия почвы намного проще подобрать методы ее обработки, подходящие культуры, а иногда и сорта, нормы и тип минеральных удобрений, а также период их внесения. От некоторых параметров почвы зависят также нормы пестицидов (почвенных гербицидов и др.), поэтому о важности обследования почв не стоит много говорить.

Параллельно с развитием сельхозпроизводства активно развиваются и компании, которые предоставляют фермеру услуги консалтинга. На рынке предлагается спутниковый мониторинг, автоматический отбор образцов почв, их агрохимический анализ в разных странах, рекомендации по питанию растений и многое другое, что поможет действовать в нужное время и в нужном направлении, обеспечивая высокий урожай качественной продукции.

Кроме основных показателей плодородия почвы, таких как: гранулометрический состав, кислотность, содержание органического вещества, азота, фосфора, калия и микроэлементов, аграриям часто предлагают «проверить» почвы на такие малоизвестные параметры, как, например, катионообменная способность. Что значит этот термин, насколько он важен в производстве?

Материальным носителем катионообменной способности почв является почвенный поглощающий комплекс (ППК), который представляет собой совокупность минеральных, органических и органоминеральных коллоидных компонентов твердой фазы почвы, наделенных ионообменной способностью.

По К.К. Гедройцу катионы, содержащиеся в ГВК и способные к обменным реакциям с катионами почвенного раствора, называются поглощенными или обменными. К обменным катионам почвы относятся: Ca2+, Mg2+, K+, Na+, H+, Al3+ и др.

Реакция обмена между поглощенными катионами и катионами почвенного раствора происходит по схеме:

От состава обменных катионов зависит ряд агрономически важных свойств почвы: пептизированность и агрегатность, характер и степень закрепления органического вещества твердой фазой, образование органоминеральных соединений, кислотно-щелочной и другие виды буферности, устойчивость почв к действию кислых осадков и другие.

Обменные катионы являются источником питательных веществ для растений. Почвы, насыщенные кальцием, имеют реакцию, близкую к нейтральной, повышенную буферную способность против подкисления, их коллоиды образуют устойчивые непептизированные в воде гели, способствуют образованию агрономически ценной водоупорной структуры. Они приобретают хорошие водно-физические, физико-механические и технологические свойства, легко поддаются обработке.

В почвах, где в составе обменных катионов много обменного натрия, отмечается щелочная реакция, тонкодисперсные коллоиды не образовывают агрономически ценных водоупорных агрегатов, увеличивается склонность к набуханию и прилипанию, ухудшаются водные свойства. Такие почвы во влажном состоянии образуют почвенную корку и очень плотные, почти непроницаемы для воздуха глыбы, трудно обрабатываются. Почвы, содержащие большое количество обменных водорода и алюминия, имеют кислую реакцию, содержат мало органического вещества, преимущественно слабо- или бесструктурные, плохо обеспечены элементами питания.

Каждой почве свойственны определенные обменные катионы. Например, среди обменных катионов черноземов и каштановых почв преобладают Ca2+ и Mg2+; дерново-подзолистых – Н+ и Al3+; солонцах – Na+; болотных – Fe3+. В каждом из упомянутых грунтовых отличий наряду с основными содержатся и другие катионы. Например, в черноземах – К+, Na+, Н+; дерново-подзолистых почвах – Ca2+, Mg2+; солонцах – Ca2+, Mg2+ и другие.

Важным показателем почвенно-поглощающего комплекса и почвы в целом является емкость катионного обмена, которая характеризуется общей суммой поглощенных катионов, способных к обменным реакциям. Этот показатель отражает размер поглощающей способности почвы. Измеряется в мг-экв на 100 г почвы.

В почвах величина ЕКО колеблется в зависимости от типа почвы, ее минералогического и гранулометрического состава, наличия органического вещества, реакции среды и других факторов. Для подавляющего большинства почв величина ЕКО возрастает при повышении рН почвенной среды. В разных почвах величина ЕКО меняется в широких пределах – от 1-10 мг-экв в дерново-подзолистых песчаных почвах до 50-60 мг-экв в черноземах тяжелосуглинистых и глинистых, а в торфяных горизонтах болотных почв величина ее достигает 100-200 мг-экв на 100 г почвы.

Очень важным является соотношение в ППК между обменными катионами Н+ и Al3+ и Ca2+, Mg2+, К+, Na+. Первые характеризуют потенциальную кислотность почвы, а вторые – сумму поглощенных оснований.

Группировка почв по сумме поглощенных оснований

Итак, размер ЕКО зависит от гранулометрического, минералогического состава почвы, содержания в нем органического вещества, реакции среды.

Емкость катионного обмена веществ в почве изменяется в очень широких пределах в зависимости от типа почвы и даже генетического горизонта. В гумусных слоях почвы ЕКО в большей степени связана с органическими веществами. Емкость органической части почвы в 10-30 раз выше ЕКО минеральной части. С емкостью катионного обмена связана устойчивость почв к антропогенному воздействию химического загрязнения.

Исходя из вышесказанного, емкость катионного обмена – важный параметр почвенного плодородия, который очень важно измерять. При этом, следует помнить, что существенную разницу на одном поле, где не представлены разные типы почв мы, скорее всего, не увидим.