Вопрос 9. Катионообменная способность почв

Обменные катионы в почвах представлены главным образом элементами I и II групп периодической системы. В кислых почвах значительную, а иногда преобладающую роль играют ионы Н+ и А13+. В обменной форме в почвах находятся и многие микроэлементы: ионы Zn2+, Сu2+, Мn2+ и др.; эти формы микроэлементов учитывают при оценке их доступности растениям, но на физические и физико-химические свойства твердых фаз почвы и почвенного раствора они практически не влияют. Наиболее подробно катионный обмен изучен для катионов Са2+, Мg2+, К+ и Nа+.

Открытое Г.С. Томпсоном и впервые изученное Дж. Уэем явление обмена катионов в почвах оказало исключительно большое влияние на развитие химии почв и генетического почвоведения и привело к созданию искусственных ионообменников (ионитов), широко используемых в современной химии и химической технологии. Основы учения о ионном обмене и его использования в теоретическом и прикладном почвоведении создал выдающийся ученый академик К.К. Гедройц.

Катионообменная способность относится к числу фундаментальных свойств почвы. Ее роль и значение в неполном объеме можно охарактеризовать следующими положениями.

1. От состава обменных катионов зависят физические свойства почв: их пептизируемость и агрегированность. Обменный Na+ вызывает пептизацию тонкодисперсной части почв, образование почвенной корки, ухудшает структуру. Обменный Са2+ повышает степень агрегированности, способствует формированию водопрочной структуры.

2. От состава обменных катионов зависят поглощение органических веществ твердыми фазами, образование органоминеральных соединений.

3. Реакции обмена катионов влияют на рН почвенного раствора и его солевой состав.

4. Обменные катионы — один из непосредственных источников элементов минерального питания растений. В частности, обеспеченность почв калием определяется по содержанию обменного калия.

5. Состав обменных катионов — один из важнейших показателей, используемых при диагностике и классификации почв. Еще в работе В.В. Докучаева «Материалы к оценке земель Нижегородской губернии» указывалось, что поглотительная способность почв должна оказать большую услугу как масштаб для предварительного разделения почв на группы, при определении колебаний в пределах данной группы и для установки границ между соседними группами почв. К.К. Гедройц первым предложил использовать обменные катионы для генетической классификации почв. В современной практике широко используется деление почв на насыщенные и ненасыщенные основаниями; при подразделении почв по степени солонцеватости учитывается доля Nа+ в составе обменных катионов.

6. Состав обменных катионов и его ожидаемое изменение учитывают при составлении проектов промывок засоленных почв и полива почв минерализованными водами.

7. Законы катионного обмена являются теоретической основой доя некоторых видов химической мелиорации почв — известкования кислых почв и гипсования солонцов.