Соотношения и состав обменно-поглощенных катионов разных почв сравнительно легко регулируются удобрениями и особенно мелиорантами. На кислых почвах катионы водорода, алюминия, железа и марганца вытесняются из ППК внесением известковых, а на щелочных — катионы натрия — внесением гипсосодержащих материалов. Во всех случаях отрицательно влияющие на культуры катионы в ППК замещаются кальцием, что и позволяет считать кальций стражем почвенного плодородия.
Чем выше ЕКО почвы, тем большее количество и разнообразие необходимых растениям катионов (Са2+, Mg2+, К+, NHJ и др.) она способна сохранить от вымывания и, следовательно, обеспечить лучшие условия питания, роста и развития растений как без удобрений, так и при внесении любых (вплоть до максимальных) количеств их любого качества. Устойчивость почв к антропогенным воздействиям, в частности к химическому загрязнению, возрастает с повышением их емкости поглощения.
3.3. ВИДЫ ПОЧВЕННОЙ кислотности И ЩЕЛОЧНОСТИ
Реакция почвенного раствора (почвы) обусловлена соотношением ионов водорода (Н+) и гидроксида (ОН-), причем концентрацию первых обычно выражают символом pH, являющимся отрицательным логарифмом концентрации этих ионов (Н+).
Реакция почвы оказывает большое разностороннее влияние на усвоение питательных элементов, рост, развитие и урожайность растений, деятельность почвенных микроорганизмов, трансформацию разных форм питательных элементов удобрений и почвы, физические, химические, физико-химические и биологические свойства почв. Удобрения, и особенно мелиоранты, позволяют регулировать реакцию почв в желаемом для возделываемых культур направлении.
По реакции (pH) различают почвы: очень сильнокислые — < 4,0 (рНС01), сильнокислые — 4,1—4,5, среднекислые — 4,6—5,0, слабокислые — 5,1 —6,0, нейтральные — 6,1 —7,4, слабощелочные—7,5—8,5 (рНвод)5 сильнощелочные — 8,6—10,0, резкощелочные — > 10,0.
Для большинства возделываемых в России сельскохозяйственных культур наиболее благоприятны почвы с нейтральной и близкой к ней реакцией, однако значительные площади сельскохозяйственных угодий приходятся на почвы с неблагоприятной реакцией. Поэтому выяснение природы почвенной кислотности и щелочности и разработка приемов их устранения с помощью соответствующих агротехники, удобрений и мелиорантов чрезвычайно важны для повышения продуктивности возделываемых культур, эффективности удобрений и мелиорантов и качества регулирования агрохимических показателей плодородия почв.
В кислых почвах различают актуальную (активную) и потенциальную (пассивную) кислотность.
Актуальная кислотность. Обусловлена наличием и концентрацией ионов водорода в почвенном растворе (суспензии) при обработке почвы водой. Разложение органического вещества почвы и органических удобрений приводит к постоянному образованию органических и аминокислот, диоксида углерода и воды. Органические и аминокислоты являются продуктами корневых выделений растений и почвенных микроорганизмов, а при дыхании все живые организмы выделяют С02. Диоксид углерода, взаимодействуя с водой, образует угольную кислоту.
Угольная, органические и аминокислоты, да еще гидролитически кислые удобрения (NH4C1; (NH4)2 S04) и азотная кислота, образующаяся в процессе нитрификации аммиачного азота удобрений и почвы, являются основными источниками ионов водорода почвенного раствора, обусловливающими актуальную кислотность почв.
Потенциальная кислотность. Обусловлена обменно-поглощенными ППК ионами водорода, алюминия, железа и марганца. В зависимости от способности к обменному вытеснению из ППК этих ионов другими потенциальную кислотность разделяют на обменную и гидролитическую.
Обменная кислотность. Обусловлена наличием в ППК тех ионов водорода, алюминия, железа и марганца, которые могут быть вытеснены в раствор катионами нейтральных солей, в том числе и удобрений (КС1, KN03, K,S04 и др.). Схематически это можно представить в следующем виде:
НН НК
[ППК] AlAl+wKCl—>[ППК]А13К+НС1+А1С13 +
FeFe Fe3K
+FeCl3 +(w-7)KCl;
А1С13 + ЗН20 -э А1(ОН)3 + ЗНС1;
FeCl3 + 3H20 -э Fe(OH)3 + ЗНС1.
В слабокислых почвах обменная кислотность незначительная, а в щелочных — вообще отсутствует. Обменная кислотность кислых почв легко переходит в актуальную при взаимодействии твердой фазы почвы с водорастворимыми солями удобрений, мелиорантов и жидкой фазы почвы, что усиливает отрицательное влияние на чувствительные к кислотности растения и микроорганизмы. Особенно токсичны для многих живых организмов подвижные алюминий и марганец, поэтому дозы извести должны нейтрализовать не только актуальную, но и обменную формы кислотности известкуемых почв. Обменная кислотность (рНС0Л) — важный показатель нуждаемости почв в известковании.