Введение

Измерение химических свойств почвы. Катионно-обменная ёмкость (КЕО) – это показатель количества катионов, которое может быть удержано на поверхности частиц почвы. Отрицательные заряды на поверхности почвенных частиц связывают положительно заряженные атомы или молекулы (катионы), но при этом допускают их обмен с другими положительно заряженными частицами в окружающей почвенной воде. Это один из способов, которым твердые вещества в почве влияют на её химический состав. КЕО оказывает влияние на многие аспекты почвенной химии и используется как показатель плодородия почвы, поскольку отражает способность почвы удерживать ряд питательных веществ (например, K+, NH4+, Ca2+) в форме, доступной для растений. Она также показывает способность удерживать катионы загрязняющих веществ (например, Pb2+).

Определение и принципы

Катионная ёмкость обмена определяется как количество положительного заряда, которое может быть заменено на единицу массы почвы, обычно измеряется в смэкв/кг. В некоторых текстах используются более старые эквивалентные единицы me/100г или meq/100г. КЁО измеряется в молях электрического заряда, поэтому катионная ёмкость обмена 10 смэкв/кг может удержать 10 смэкв катионов Na+ (с 1 единицей заряда на катион) на килограмм почвы, но только 5 смэкв Ca2+ (2 единицы заряда на катион). КЁО органического вещества сильно зависит от pH. Обмениваемые катионы таким образом формируют часть диффузного слоя над заряженной поверхностью. Связь относительно слабая, и катион может быть легко вытеснен с поверхности другими катионами из окружающего раствора.

pH почвы

Количество отрицательного заряда, возникающего при депротонировании гидроксильных групп глины или органического вещества, зависит от pH окружающего раствора. Повышение pH (то есть уменьшение концентрации катионов H+) увеличивает этот переменный заряд и, следовательно, повышает катионообменную ёмкость.

Измерение

Ёмкость катионного обмена измеряется путем вытеснения всех связанных катионов концентрированным раствором другого катиона, а затем измерения либо вытесненных катионов, либо количества добавленного катиона, который удерживается. Измерения ККО зависят от pH, и поэтому часто проводятся с использованием буферного раствора при определенном значении pH. Если этот pH отличается от естественного pH почвы, измерение не будет отражать истинную ККО в нормальных условиях. Такие измерения ККО называются "потенциальной ККО". В качестве альтернативы, измерение при естественном pH почвы называется "эффективной ККО", которая точнее отражает реальное значение, но может затруднить прямое сравнение между почвами.

+ Средняя ККО (pH 7) для некоторых почв США на основе классификации USDA Soil Taxonomy: Порядок Soil Taxonomy ККО (смэкв/кг) Ультисоли 3,5 Альфисоли 9 Сподосоли 9,3 Энтисоли 11,6 Моллисоли 18,7 Вертисоли 35,6 Гистосоли 128

Насыщенность основания

Насыщенность основаниями выражает процент потенциальной емкости поглощения катионов (СЭК), занятый катионами Ca2+, Mg2+, K+ или Na+. Эти катионы традиционно называют "основными катионами", поскольку они не проявляют кислотных свойств, хотя и не являются основаниями в строгом химическом смысле. Насыщенность основаниями служит показателем степени выветривания почвы и отражает доступность для растений обменных катионных питательных веществ.

Пропускная способность по анионному обмену

Положительные заряды почвенных минералов могут удерживать анионы по тому же принципу, что и катионный обмен. Поверхности каолинита, алофана и оксидов железа и алюминия часто имеют положительный заряд. В большинстве почв ёмкость катионного обмена значительно превышает ёмкость анионного обмена, но в сильно выветриваемых почвах, таких как ферралсолы (оксизолы), может наблюдаться обратная ситуация.

Общие ссылки

Рамос, Ф. Т.; Дорес Э. Ф. Г. С.; Вебер О. Л. С.; Бебер Д. С.; Кампело-младший Дж. Х.; Майя Дж. С. (2018) "Органическое вещество почвы удваивает катионно-обменную ёмкость тропических почв при безотвальной обработке в Бразилии". J Sci Food Agric. 10.1002/jsfa.8881