Т=1^+—+-=13,0мгэкв/100г,
20 12 1 '
где 20 — эквивалентная масса Са, 12 — Mg и 1—Н.
ЕКО возрастает с увеличением в почве органического вещества, дисперсности гранулометрического состава от песчаных, супесчаных к суглинистым и глинистым (особенно с увеличением доли коллоидной и предколлоидной фракций) и с возрастанием минералов монтмориллонитовой группы. ЕКО органического вещества твердой фазы почвы в 10—30 раз выше минеральной части этой фазы, и при содержании гумуса 5—6 % на его долю приходится более 50 % общей емкости катионного обмена. ЕКО разных почв сильно колеблется — от 5—10 мгэкв/100 г в легких дерново-подзолистых разностях до 20—70 мг экв/100 г в черноземах. При подкислении почвы и увеличении содержания амфотерных коллоидов (амфолитоидов) в ней ЕКО снижается.
Разные почвы наряду с ЕКО различаются и по составу поглощенных катионов. Все почвы в обменно-поглощенном состоянии содержат кальций и магний, причем в выщелоченных, обыкновенных и мощных черноземах доля этих катионов достигает 80— 90%, и небольшое количество катионов водорода и алюминия. В южных черноземах, каштановых почвах и сероземах в ЕКО преобладают кальций и магний, имеется немного натрия и нет водорода. В солонцах и солончаках в обменно-поглощенном состоянии наряду с кальцием и магнием много натрия. В красноземах, желтоземах, подзолистых и дерново-подзолистых почвах в составе поглощенных катионов наряду с кальцием и магнием много или очень много (до 50 % ЕКО и более) алюминия, водорода и железа. Катионы калия и аммония в небольших количествах в обменнопоглощенном состоянии встречаются во всех почвах. Следует подчеркнуть, что в почве имеются практически все необходимые растениям катионы, но содержание их очень мало.
ЕКО и состав поглощенных катионов играют огромную, если не решающую, роль в питании растений и превращении удобрений, определяют реакцию и буферные свойства твердой и жидкой фаз ее, а также катионо-анионный состав и концентрацию почвенного раствора и, следовательно, обусловливают выбор вида, дозы, формы, срока и способа внесения удобрений и мелиорантов для возделываемых культур на каждой конкретной почве. Чем выше ЕКО почвы, тем экономически выгоднее и экологически безопаснее разовое (запасное, периодическое) внесение больших доз удобрений и мелиорантов под культуры. Чем ниже ЕКО, тем острее необходимость дробного внесения небольших доз удобрений и мелиорантов под те же культуры.
Состав и количество поглощенных катионов влияют на дисперсность ППК и, следовательно, на свойства почвы, питание растений и трансформацию удобрений и мелиорантов. Катионы осаждают (коагулируют) отрицательно заряженные коллоиды почвы, причем с увеличением валентности и атомной массы более энергично в следующей последовательности:
Li+ <NHj <Na+ <К+ «Mg2+ <Са2+ <Н+ « Al3+ <Fe3+.
При подкислении почвы коагулирующее действие катионов усиливается, при подщелачивании — ослабевает, а одновалентные катионы в щелочной среде не вызывают коагуляции коллоидов. Катионы кальция осаждают коллоиды даже в щелочной среде, а магния занимают промежуточное положение между одновалентными и кальцием.
Преобладающий в составе поглощенных катион кальция при взаимодействии с удобрениями переходит в раствор, осаждает в нем органические и минеральные коллоиды, т. е. накапливает и сохраняет их в твердой фазе, что способствует увеличению ЕКО.
Содержание в ППК одновалентных щелочных катионов калия, и особенно натрия, более 3—5 % ЕКО и увеличение количества их сильно диспергируют коллоидную и предколлоидную фракции, резко ухудшают свойства щелочных почв и, следовательно, питание растений. При взаимодействии с удобрениями, мелиорантами и солями почвенного раствора поглощенный натрий переходит в раствор, образуя гидролитически щелочные соли, отрицательно влияющие (из-за щелочности) на рост и развитие многих растений:
IXcl ^
[nnK]Na+Ca(HC03)2^[nnK]^+2NaHC03;
NaHC03 + Н20 = NaOH + Н20 + С02.
Значительное содержание в ППК обменно-поглощенных катионов водорода, алюминия, железа и марганца (подзолистые и болотные почвы, желтоземы, красноземы) также ухудшает многие свойства кислых почв. Поглощенный катион водорода постепенно разрушает минералы ППК, что приводит к ухудшению структуры почвы, обеднению ее коллоидной фракцией и, следовательно, снижению ЕКО. Вместе с тем вытесненные в почвенный раствор (под влиянием удобрений, мелиорантов, корневых выделений растений) катионы водорода, алюминия, железа и марганца отрицательно влияют на рост, развитие и урожайность большинства возделываемых культур.