Почвенный поглощающий комплекс

Понятие о почвенном поглощающем комплексе было введено в почвоведение К.К. Гедройцем. Он установил, что почвы содержат некоторое количество катионов, нерастворимых в дистиллирован­ной воде, но легко переходящих в раствор при обработке опреде­ленной навески почвы раствором нейтральной соли (NH₄C1, NaCl, ВаС1₂ и т. д.). При этом часть катионов нейтральной соли поглоща­ется почвой, а взамен поглощенной части в растворе появляются в эквивалентном количестве другие катионы, а в ряде случаев — во­дородный ион. Свойством поглощения катионов из растворов обладают предколлоидная (0,001—0,0001 мм) и особенно коллоидная (<0,0001 мм) фракции.

Вся масса присутствующих в данной почве органических и ми­неральных коллоидов вместе с поглощенными ими ионами называ­ется почвенным поглощающим комплексом, который в свою очередь состоит из двух частей: адсорбентов-коллоидов и адсорбируемых веществ — различных катионов и анионов.

В состав адсорбентов-коллоидов входят, как уже было ранее показано, минеральные, органические и органоминеральные ве­щества. Из минеральных почвенных коллоидов можно назвать следу­ющие.

1. Группа глинистых минералов (монтмориллонит, бейделлит, каолинит, галлуазит, аллофаны и др.). Это отрицательно заряжен­ные коллоиды. В состоянии золя они бесцветны, а в виде геля дают белые и светло-серые осадки. Наиболее гидрофилен из них монт­мориллонит.

2. Гидрат оксида кремния Si0₂ • nН₂0 — также гидрофильный отрицательно заряженный коллоид. В состоянии золя он дает бес­цветные, слабоопалесцирующие растворы, при переходе в гель об­разует белые студенистые осадки, по высыхании превращающиеся в тончайший белый порошок аморфного кремнезема (кремнеземи­стая присыпка).

3. Гидроксид марганца Мп₂0₃ • nН₂0 — отрицательно заряжен­ный коллоид. В состоянии золя он имеет коричневато-бурый цвет. Гель его представляет темно-коричневый осадок, по высыхании превращающийся в темно-коричневые и иссиня-черные конкреции и пленки.

4. Гидроксиды железа Fe(OH)₃ • nН₂0. Это коллоид, обладающий амфолитоидностью. В кислой среде он заряжен положительно, в щелочной — отрицательно. Изоэлектрическая точка лежит около рН 7,0. В состоянии золя он имеет красновато-коричневый цвет. При выпадении в гель дает ржаво-красный осадок, по высыхании превращающийся в темно-бурые и темно-коричневые конкреции.

5. Гидроксиды алюминия А1(ОН)₃ • nН₂0. Так же как и гидрат оксида железа, он представляет амфолитоид. Изоэлектрическая точка наступает при рН 7,0—8,0. В чистом виде дает бесцветный золь и белый хлопьевидный осадок. В природе в чистом виде обычно не встречается и образует растворы и осадки совместно с гидратами оксида железа.

В состав органических почвенных коллоидов входят:

1) коллоиды гумусовых веществ и прежде всего гуминовой кис­лоты; заряжены отрицательно, гидрофильны, в состоянии золя имеют темный красновато-коричневый цвет, в состоянии геля дают тем­но-коричневые, чернеющие при высыхании осадки.

2) тела некоторых очень мелких бактерий, обладающих свой­ством физико-химического поглощения и обмена; у белковых тел в зависимости от реакции среды заряд может быть отрицательным или положительным.

В почвах присутствуют также многочисленные комплексные ми­неральные и органоминеральные соединения коллоидной природы. Комплексный характер коллоидных веществ в почвах объясняется тем обстоятельством, что большинство коллоидов в почвах находится в скоагулированном состоянии. Они образуют клей между более круп­ными частицами почвы. При коагуляции весьма обычно совместное осаждение двух или нескольких веществ и образование коагелей. Весьма обычны кремне-глиноземные и кремне-железистые коагели, железис­то-марганцевые, гумусово-железисто-марганцевые, гумусово-глиноземные и ряд других. Соотношение компонентов в коагелях варьирует в широких пределах, отчего меняются и свойства последних.

Другая составная часть поглощающего комплекса — это погло­щенные коллоидами, способные к обменным реакциям катионы или анионы. Обзор почвенных коллоидов показывает, что большинство из них несет отрицательный заряд и поэтому способно поглощать и обменивать преимущественно катионы.

Лишь в условиях нейтральной и кислой сред некоторые коллои­ды приобретают положительный заряд и почва обнаруживает спо­собность к поглощению анионов, что особенно заметно при обиль­ном содержании гидроксидов железа и алюминия, как это наблюда­ется в красноземах и ферраллитных почвах.

Количество поглощенных катионов изменяется в зависимости от общего содержания коллоидов, соотношения между органичес­кими минеральными коллоидами и от реакции среды.

Можно привести следующие величины емкости обмена глинис­тых минералов (мг-экв на 100 г) (табл. 9.3).

Органические коллоиды обладают значительно большей погло­тительной способностью, чем минеральные. Так, чистый коллоид гуминовой кислоты может поглотить 350—450 мг-экв, а фульвокислоты — 600—700 мг-экв оснований на 100 г почвы. По данным К.К. Гейдройца, в черноземе, содержащем 10 % гумуса, около 50 % емкости обмена обусловлено органической частью. В почве колло­иды составляют лишь часть ее массы (максимум до 20—25 %), гуму­совые вещества исчисляются единицами процентов. Поэтому коли­чество оснований, способных к поглощению и обмену в почвах, значительно ниже, чем в чистых коллоидах.

Таблица 9.3