ПОЧВОВЕДЕНИЕ. КИСЛОТНОСТЬ И ЩЁЛОЧНОСТЬ ПОЧВ

Щелочность почв. Химическая мелиорация щелочных почв путем внесения гипса, нитратов кальция

Щелочная реакция почвенных растворов и водных вытяжек может быть обусловлена различными по составу соединениями: карбонатами и гидрокарбонатами щелочных и щелочно-земельных элементов, силикатами, алюминатами, гуматами натрия. Щелочная реакция, согласно теории кислот и оснований Бренстеда — Лоури, может быть обусловлена анионами слабых кислот, которые переходят из твердой фазы почв в почвенные растворы и водные вытяжки и могут проявлять основные свойства. Роль оснований-анионов будет тем выше, чем большей константой Кь они будут характеризоваться.

Так, карбонат-ион — более сильное основание, чем гидрокарбонат-ион, так как константа равновесия процесса

Kt=[HCO"3][OH"]/[C02-3]=107Afl =2.14-10"Л (41)

тогда как константа равновесия процесса НСО 3 + Н20<—> <->Н2С03 + 0Н

IQ=[H2CO3][OH-]/[HCO-3]=10-7Afl=10-74.5' 10"7=2.24-10"8, (42)

что свидетельствует о том, что ион НСО, — более слабое основание, чем ион С023. В создании щелочной реакции почвенных растворов и вытяжек принимают участие и другие анионы:

pKb     рК а

1.4       S2 +Н20< —>HS + 0H          12,6

20        Р03-+Н20<->НР02-4+01Г    12,0

4.1       H3SiO 4+Н20<—>H4Si04+0H        9.9

4.8       Н;ВО .+Н;0<->НЖ).+0Н      9,2

Определяющим моментом в создании щелочной реакции является присутствие в почве гидролитически щелочных солей слабых кислот и оснований: карбонатов натрия и калия, гидрокарбонатов натрия и калия, карбонатов кальция и магния, гидрокарбоната кальция и др. Так же себя ведут гуматы и фульваты щелочей.

Поскольку с кислотой может взаимодействовать любое вещество, способное присоединять протон, то общую щелочность можно рассматривать как меру дефицита протонов по отношению к условно принятому его нулевому уровню. При этом акцепторами протонов считаются основания с константами диссоциации Кь равными или превышающими I 0 (рКь = 9,5).

Различают актуальную (активную) и потенциальную щелочность почвы.

Актуальная щелочность обусловлена наличием в почвенном растворе гидролитически щелочных солей, при диссоциации которых образуется в значительных количествах гидроксильный ион. При характеристике актуальной щелочности природных вод и почвенных растворов различают общую щелочность, щелочность от нормальных карбонатов и щелочность от гидрокарбонатов. Эти виды щелочности различаются по граничным значениям рН. Щелочность почвы определяется путем титрования водной вытяжки или почвенного раствора кислотой в присутствии различных индикаторов и выражается в миллиграм-экви- валентах на 100 г почвы.

Общая щелочность определяется титрованием по индикатору метиловому оранжевому. Кроме общего содержания гидролитически щелочных солей на общую щелочность будут влиять и анионы — основания. Щелочность от нормальных карбонатов является результатом обменных реакций почв, содержащих поглощенный натрий. Она появляется также в результате жизнедеятельности сульфатредуцирующих бактерий, восстанавливающих в анаэробных условиях и в присутствии органического вещества сернокислые соли натрия с образованием соды. Определяется щелочность от нормальных карбонатов титрованием в присутствии фенолфталеина. При этом на результаты анализа будет влиять и наличие анионов-оснований с ярко выраженными основными свойствами: сульфид- и фосфат- ионов, анионов кремниевой и борной кислот; а также гидроксоком- плексов некоторых металлов, например А1(Н20)2(0Н) 4 : А1(Н20)2(0Н) 4+Н20<->А1(Н20)з(0Н) з + он

Потенциальная щелочность проявляется у почв, содержащих поглощенный натрий. При взаимодействии почвы с углекислотой поглощенный натрий в почвенном поглощающем комплексе замещается водородом и появляется сода, которая подщелачивает раствор: [ППК2 ]2Na +H2C03< — >[ППК2 ]2H +Na2C03.

Сильнощелочная реакция неблагоприятна для большинства растений. Высокая щелочность обусловливает низкое плодородие многих почв, неблагоприятные физические и химические их свойства. При рН около 9—10 почвы отличаются большой вязкостью, липкостью, водонепроницаемостью во влажном состоянии, значительной твердостью, цементированностью и бесструктурностью в сухом состоянии.

Для химической мелиорации щелочных содово-засоленных почв необходимы замещение обменного натрия на кальций и нейтрализация свободной соды:

[nnK2~]2Na+ + CaS04=[nnK2~]Ca2+ + Na2S04

Na2C03 + CaS04 = CaC03+Na2S04

Na2C03 + H2S04 = Na2S04+H20 + C02

Химическая мелиорация щелочных почв производится путем внесения гипса, нитратов кальция или материалов, содержащих гипс, серную кислоту, сульфат железа, пиритовые огарки или серу. Сера, окисляясь до серной кислоты, взаимодействует с карбонатом кальция почв, образуя сернокислый кальций, который действует на соду и поглощенный натрий. Мелиорация злостных содовых солончаков производится методом кислования серной кислотой с последующими промывками при искусственном дренаже.