В зависимости от концентрации раствора, его объема, природы обменивающихся катионов и свойств почвы между катионами раствора и почвенного поглощающего комплекса устанавливается некоторое подвижное равновесие. При изменении состава и концентрации почвенного раствора в результате внесения удобрений, образования минеральных солей при разложении органического вещества микроорганизмами, выделения С02 и других веществ корнями растений это равновесие смещается, и тогда одни катионы переходят из раствора в поглощенное состояние, а другие из поглощенного состояния — в почвенный раствор. Так, при заделке в почву растворимых солей (КС1, 1ЧН4С1, ШГЮз и др.) концентрация почвенного раствора повышается, катионы соли вступают в обменную реакцию с катионами почвенного поглощающего комплекса, часть их закрепляется почвой. При усвоении какого-либо катиона растениями концентрация его в растворе снижается, этот катион из поглощенного состояния переходит в раствор в обмен на ионы водорода или другие катионы, находящиеся в почвенном растворе.[ ...]
При постоянной концентрации раствора количество катионов, вытесняемых из почвы в раствор, возрастает с увеличением объема раствора. Однако с повышением объема раствора количество вытесняемых катионов возрастает не пропорционально. Н. И. Горбунов установил, что при отношении почвы к раствору 1 : 5 и выше количество вытесненных из почвы катионов с увеличением объема раствора повышается сравнительно мало, а при отношении меньшем, чем 1 : 5, резко увеличивается.[ ...]
Как видно из этих данных, с повышением концентрации раствора хлористого аммония увеличивалось вытеснение из почвы в раствор Са” и М а следовательно, и поглощение из раствора N£[‘4, но это увеличение было не пропорциональным увеличению концентрации NЫ4С1 в растворе.[ ...]
Уравнение показывает, что с увеличением общей концентрации раствора относительная энергия поглощения однозарядных катионов по отношению к двузарядным возрастает, а при уменьшении концентрации раствора, наоборот, возрастает относительная энергия поглощения двузарядных катионов.[ ...]
Реакции обмена катионов при взаимодействии почвы с раствором протекают с большой скоростью, равновесие устанавливается очень быстро в течение нескольких минут. Объясняется это тем, что обмен катионов происходит в основном на поверхности мелкодисперсных частиц почвы. Скорость реакции обмена обусловливает быстрое поглощение в почве катионов, внесенных с растворимыми удобрениями (азотными и калийными), на катионы, ранее поглощенные почвой (Са”, Мй” и др.). Правда, в естественных условиях, когда объем почвенного раствора по отношению к твердой фазе почвы невелик, достижение полного равновесия при реакции обмена катионов, как показали исследования Н. И. Горбунова и других, замедляется. Но практически и в этих условиях равновесие наступает (во влажной почве) в течение короткого срока.[ ...]
Не только разные катионы, но и один и тот же катион поглощается почвой и удерживается в ней с неодинаковой силой. Так, при обработке почвы раствором КН4С1 первые порции содержащегося в ней обменного кальция вытесняются сравнительно быстро, а последние — очень медленно. Согласно исследованиям Н. И. Горбунова, 80—85% суммы обменных катионов вытесняются из почвы сравнительно легко, а 15—20% очень прочно удерживаются в поглощенном состоянии. Чем выше насыщенность почвенного поглощающего комплекса тем или иным катионом, тем легче он переходит в раствор. Растениям более доступны катионы, которые легче вытесняются в раствор из твердой фазы почвы. Различная прочность связывания и неодинаковая подвижность поглощенных почвой катионов обусловлена составом и строением сорбирующих частиц. Разные составные части поглощающего комплекса удерживают катионы неодинаково.[ ...]
Как говорилось выше, обмен катионов Происходит не только на поверхности коллоидных частиц (экстрамицелярный обмен), но и внутри частиц, обладающих микропорозностью (интрамицелярный обмен). Минералы группы каолинита, имеющие незначительное свободное расстояние между пакетами кристаллической решетки (2,8 А), поглощают катионы только наружной поверхностью кристалла. У минералов же группы монтмориллонита свободное пространство между пакетами значительно больше (в сухом состоянии 9,4 А, при набухании возрастает до 21 А), что делает возможным проникновение в это пространство даже сравнительно крупных ионов. Катионы, поглощенные интрамицелярно, по-видимому, труднее вытесняются в раствор в обмен на другие катионы.[ ...]
Некоторые катионы могут частично закрепляться (фиксироваться) почвами в необменной форме. К ним относятся калий и аммоний, рубидий и цезий. Необменная фиксация этих катионов связана с закреплением их в кристаллической решетке некоторых минералов. Необменной фиксацией обладают глинные минералы с трехслойной кристаллической решеткой, которая может расширяться,— мусковит, вермикулит, иллит и монтмориллонит. Поэтому можно предполагать, что необменная фиксация обусловлена проникновением катионов в кристаллическую решетку минералов, входящих в почвенный поглощающий комплекс.[ ...]
Необменная фиксация аммония и калия почвами изменяется в очень широких пределах в зависимости от их механического и минералогического состава. У черноземов она выражена значительно сильнее, чем у дерново-подзолистых почв. Необменное поглощение возрастает с глубиной почвенного профиля, а также при попеременном увлажнении и высушивании почвы. В лабораторных условиях необменная фиксация катионов возрастает при повышении температуры до 100—120°. Однако и при обычной температуре во влажном состоянии почвы способны необменно закреплять калий и аммоний.[ ...]
Вернуться к оглавлению