В связи с многообразными химическими, физическими, физико-химическими и биологическими свойствами, приобретаемыми почвой в процессе ее образования и развития, с которыми мы ознакомились в предыдущем изложении, в ней начинает возникать и получать все большую выраженность особое свойство, носящее название поглотительной способности и представляющее собой один из важнейших элементов ее плодородия.
Поглотительною способностью почвы называется способность почвы поглощать, задерживать растворенные вещества. В виду того, что в явлениях поглощения, как увидим ниже, принимают участие не только химические, но и физические, и физико-химические, и биологические факторы, мы в праве рассматривать данное явление как своего рода фокус, в котором сконцентрированы все специфические особенности и свойства данной почвы. Энергия и емкость поглощения той или иной почвой тех или иных веществ представляется, с этой точки зрения, равнодействующей всех тех физических, химических, физико-химических и биологических свойств, которыми обладает эта почва. Этим объясняется то чрезвычайно важное значение, которое придается и почвоведением и агрономической наукой данному свойству почвы. Громадное сельскохозяйственное значение этого явления познается уже из одного того факта, что благодаря существованию поглотительной способности почва оберегается от вымывания и связанных с ним потерь целого ряда необходимых для культурных растений питательных веществ.
Изучению поглотительной способности почв _ посвящено очень много работ; из них некоторые относятся еще к XVl столетию. Согласно изысканиям А. Соколовского, данное явление было известно еще Вакоn, применявшему многократное процеживание морской воды, в целях ее опреснения, через почву, а также St. Hales, наблюдавшему такую же способность каменных цистерн. Далее, мы находим указания на поглотительные свойства почвы у Gazzeri, Bronner и др.
Научная разработка данного явления началась, однако, лишь с появления исследований Thompson, Huxtable и особенно Way. Работы последнего ученого, объяснявшего явления поглощения почвой тех или других веществ исключительно явлениями химического порядка (реакцией обменного разложения), приковали к себе внимание и интерес со стороны целого ряда других выдающихся исследователей. Работы Liebig, видевшего в явлениях поглощения почвой различных веществ, наоборот, явления главным образом физического порядка, исследования Bodecker, Rautenberg, Eichhorn, Lemberg и др. много способствовали выяснению как сущности самого явления, так и тех факторов (вне и внутри почвы находящихся), коими обусловливается энергия и характер процессов поглощения. Еще более углублено было познание явлений поглотительной способности почвы позднейшими работами van Bemmelen, поставившего это явление в связь с наличностью в почве коллоидных соединений. Отметим интересные исследования в этой области А. Соколовского
Выдающиеся исследования последних лет русского ученого К. Гедройца внесли еще большее освещение в данный вопрос и дали возможность весь сложный и многогранный процесс поглощения почвой приходящих с нею в соприкосновение растворенных веществ представить в весьма стройном виде.
В основу дальнейшего изложения и положены те воззрения и выводы, к которым пришел на основании своих работ К. Гедройц.
В настоящее время можно различать следующие виды поглотительной способности почв.

Механическое поглощение — свойство почвы, как всякого пористого тела, не пропускать через себя и задерживать суспендированные (взмученные) в воде частицы. Эта способность почвы находится в тесной зависимости от механического состава последней, от ее структурных свойств,, от ее сложения и мощности, величины и формы капиллярных ходов и т. п
Принимая во внимание часто наблюдаемые в практике сельского хозяйства явления так называемого распыления почв (главным образом в южных районах, под влиянием чрезмерно частого разрыхления последней), т. е. явления распадения структурных агрегатов на составляющие их мельчайшие механические элементы, мы должны признать, что описываемый вид поглотительной способности почв должен представлять большой агрономический интерес, ибо от степени выраженности у той или иной почвы данного свойства будет зависеть возможность большего или меньшего обеднения ее поверхностных горизонтов мелкоземистыми частицами, т. е. как раз теми элементами, которые являются, как известно, наиболее активной частью почвенного образования.
He меньший интерес представляет собою данное явление и в уяснении некоторых сторон генезиса иллювиальных процессов. Существенную роль также может играть рассматриваемая разновидность поглотительной способности почвы в распределении по почвенной толще микроорганизмов. С этой точки зрения приходится при выяснении причин того или иного количественного распределения микробов по различным почвенным горизонтам принимать во внимание не только химические свойства этих горизонтов, обеспеченность их тем или иным энергетическим материалом и пр., но и механический (и структурный) их состав. Описываемый вид поглотительной способности не подвергался еще подробному изучению ни со стороны почвоведов, ни со стороны представителей агрономической науки.
Прибавим к сказанному, что рассмотренный нами несколько выше процесс коагуляции мельчайших почвенных частиц должен быть отнесен к факторам, тормозящим вынос этих частиц из поверхностных горизонтов почвы в более глубокие, ибо при этом явлении совершается, как мы знаем, свертывание высокораспыленных частиц в более крупные аггрегаты, более легко тогда как бы «застревающие» в почвенных промежутках.
С этой точки зрения определенно выясняется значение таких факторов коагуляции, как наличие в почвенной толще соответствующих электролитов, явления подсушивания и замораживания почвы и т. д.
Впрочем, течение описываемого явления может осложняться противоположно действующим при этом фактором — увеличением порозности почвы в результате приобретения ею структурности, одного из видимых проявлений упомянутых процессов коагуляции. В каждом отдельном случае оценка роли последних явлений может быть поэтому различной.

Физическое поглощение основано на свойстве почвенных частичек, находящихся в мелко раздробленном состоянии, проявлять поверхностную энергию. Слой воды, окружающей частицы весьма большой распыленности, находится в сжатом состоянии, отвечающем, согласно Lagergren, давлению иногда до 6000 атм. В виду того что растворимость большинства солей повышается вместе с давлением, раствор таких солей будет концентрироваться вокруг твердых частичек и представляться тогда в виде как бы «приплавленной пленки» («положительная адсорбция»), чем и обусловится прочное закрепление почвою части этих растворенных солей. При описываемом виде поглотительной способности поглощенное вещество, таким образом, не переходит в твердую фазу почвы, а остается в растворенном же состоянии, входя в состав почвенного раствора и находясь в слое жидкости, непосредственно соприкасающемся с твердыми частичками почвы. При этом поглощаются почвенными частицами целые молекулы, а не какая-либо определенная, положительно или отрицательно заряженная часть входящей в соприкосновение с почвой соли (что, как увидим ниже, является характерным для «физико-химического» вида поглотительной способности). Из сказанного явствует, что физическое поглощение создает в результате весьма неоднородный по своей концентрации почвенный раствор в различных частях почвенной системы: у самой поверхности почвенных частичек мы будем наблюдать наиболее концентрированный раствор; по мере же удаления от них к средней точке между соседними частицами концентрация будет понижаться.
Если с почвенными частицами приходят в соприкосновение такие вещества, растворимость которых понижается с увеличением давления, то, наоборот, в слое, окружающем эти частицы, возникает более низкая концентрация растворенного вещества, нежели в остальной части почвенного раствора. В таком случае говорят об «отрицательной адсорбции».
Величина физического поглощения находится в тесной зависимости от механического состава почвы: чем более она мелкоземиста, тем, в силу большей удельной поверхности составляющих ее частиц, резче будет выражено явление поглощения и тем, следовательно, больше будет неоднородность жидкости в почве со стороны концентрации растворенного в ней вещества.
Явления положительной адсорбции играют весьма важную роль в жизни растений: этими явлениями, во-первых, почва защищается от потери легко растворимых (т. е. наиболее усвояемых растениями) соединений, которые, как мы видели выше, находятся как бы в связанном состоянии, хотя и остаются при этом в почвенном растворе, а во-вторых, описанными явлениями создаются в почве, как мы указали выше, районы различной концентрации питательных веществ, что мы должны признать весьма благоприятным условием для жизнедеятельности корней растения, которые могут при своем развитии находить среди почвенного раствора те именно концентрации, которые являются наиболее отвечающими их потребностям.
Явления отрицательной адсорбции, наоборот, мы должны признать весьма нежелательными, ибо ими обусловливается как бы отталкивание растворенных веществ от поверхности почвенных частичек, что должно, конечно, способствовать процессам вымывания этих веществ из почвы.
Принимая во внимание возможность физического поглощения почвами тех или других растворимых соединений и тесную зависимость этих явлений от механического (и структурного) состава этих почв, мы должны, таким образом, предвидеть, что то или другое растворимое в воде соединение, вносимое нами в почву в виде того или иного удобрительного материала, не на всех почвах будет одинаково легко восприниматься растением; чем с большей степенью дисперсности почвы мы имеем дело, тем с большей трудностью будет извлекаться из нее то или другое растворимое в воде вещество растением и наоборот. Теоретически мыслимы такие случаи, когда это растворимое в воде вещество практически совершенно не будет растением извлекаться из почвы; с такой силой оно может быть физически адсорбировано мельчайшими фракциями этой почвы.
В практике удобрения с явлениями физической адсорбции приходится встречаться очень часто; учитывая отчасти именно эти явления, можно, например, тяжелые глинистые почвы удобрять сразу большим количеством того или другого удобрительного материала; почвы же легкие, песчаные, наоборот, приходится удобрять малыми дозами того же вещества (но производить эту операцию чаще) и т. д. Само собою разумеется, что такие приемы базируются на целом ряде и других соображений: вообще на более легкой водопроницаемости песчаных почв по сравнению с глинистыми, на более интенсивно идущих в них процессах органического и минерального выветривания и т. д.

Физико-химическое поглощение (обменная адсорбция), обусловливается своеобразными свойствами, проявляемыми имеющимися в почве коллоидными веществами. С этим явлением мы уже познакомились выше, в главе, посвященной изучению почвенных коллоидов. В этом процессе принимает участие, как нам, известно, во-первых, «гуматная» часть почвы, т. е. адсорбционные соединения коллоидного органического вещества почвы с различными катионами (главным образом Ca и Mg), и, во-вторых, «цеолитная» часть почвы, под каковой, как мы видели в своем месте, понимается ныне, согласно К. Гедройцу, «тот сложный алюмосиликатный комплекс, который, находясь в коллоидном состоянии, способен к реакции обмена своими катионами на катионы растворов». Коллоидально распыленная — гуматная и алюмосиликатная — часть почвы, способная к обменным реакциям, носит, как уже было указано, название «почвенного поглощающего комплекса».
Как мы видели выше, почвенные частицы, находящиеся в мелкораздробленном состоянии, обладают особым видом энергии — так называемой энергии поверхности, обязанной своим существованием силе поверхностного натяжения на границе соприкосновения твердой и жидкой фаз. Энергия эта, как известно, равна произведению величины поверхностного натяжения на величину поверхности твердой фазы. В виду того что первая величина (поверхностное натяжение) в почвенных системах выражается очень незначительными числами, поверхностная энергия будет находиться в прямой связи со второй из упомянутых величин и будет, таким образом, тем больше, чем с более раздробленными и распыленными частичками мы имеем дело.
Таким образом, и реактивная способность почвенных частичек, в силу сказанного, будет тем выше, чем в большей степени распыленности они находятся.
Реактивная способность коллоидно распыленных частиц выражается при рассматриваемых явлениях в том, что при соприкосновении с почвою того или другого солевого раствора на поверхности твердых частичек почвы происходит взаимный обмен основаниями: поглощение катиона из этого раствора и переход из почвы в раствор эквивалентного количества собственных катионов. При описанном процессе поглощенное из раствора вещество переходит в твердую фазу почвы, а почвенный раствор не изменяет, следовательно, своей концентрации, меняя лишь свой качественный состав.
Таким образом, на данный процесс, происходящий лишь на поверхности почвенных частичек и обусловливаемый силами поверхностной энергии, надо смотреть как на процесс физический; но, так как, в отличие от предыдущего вида поглощения, здесь имеется налицо явление обмена катионами, то описываемому процессу и придается наименование «физико-химического» поглощения.
Связь поглощенных катионов с почвой очень прочна, и последние могут быть оттуда извлечены лишь путем вытеснения их другими катионами.
Количество содержащихся в почве способных к обмену катионов, т. е. сумма «цеолитных» и «гуматных» катионов, выраженная в эквивалентах одного какого-нибудь катиона, называется «емкостью поглощения». Относительная способность того или другого иона поглощаться почвой называется «энергией поглощения». Чем выше значность катиона и выше его атомный вес, тем выше энергия поглощения (NH4 стоит особняком и ближе к К).
Согласно исследованиям И. Жолцинского, в настоящее время можно думать, что физико-химическое поглощение катионов происходит в почве не только коллоидально распыленной ее частью, но что в этом процессе могут принимать участие и значительно более крупные элементы, величиной, например, около 0,001 мм; работами же Konig и Hasenbаumеr устанавливается наличие физико-химического поглощения и у частиц, еще более крупных (диаметром около 0,01 мм).
Значение явлений физико-химической поглотительной способности почв для растений громадно. He говоря уже о том, что благодаря ей происходит закрепление в почве целого ряда важных для растений питательных веществ (аммоний, калий) и предохранение их от вымывания, отметим, что эти адсорбированные вещества остаются в почвах в доступной для растений форме или, во всяком случае, в подвижном состоянии. Действительно, принимая деятельное участие в упомянутых выше обменных реакциях, эти поглощенныe вещества при благоприятных к тому условиях легко могут переходить в почвенный раствор, из какового и поступают в корневую систему растений.
Укажем далее, что благодаря явлениям физико-химического поглощения регулируется разнообразие почвенного раствора, ибо, согласно действию закона масс, то или иное вещество, оказавшееся в почвенном растворе в малом количестве (в силу, например, потребления его растениями), будет вытеснятьcя из нерастворимых его соединений и пополнять собою недостаток его в почвенном растворе.
Далее, благодаря явлениям физико-химического поглощения регулируется и концентрация почвенных растворов Так, если почвенный раствор разжижен, в силу, например, выпадения атмосферных осадков, то в него переходит часть адсорбированных веществ; наоборот, если он сконцентрирован, вследствие, например, испарения воды, то часть растворенных веществ возвратится в поглощенное состояние и т. д.
Таким образом, тот поглощающий почвенный комплекс, который условно носит название «цеолитной» и «гуматной» части, должен быть признан той частью почвы, в которой сосредоточена реактивная деятельность ее, в частности способность ее к реакциям обменного разложения, и в силу этого представляет собою наиболее «жизненную» (с точки зрения физикохимической) часть последней.

Если находящиеся в почвенном растворе те или другие соединения способны дать с каким-либо веществом, пришедшим в соприкосновение с почвой, нерастворимое или трудно растворимое соединение, выпадающее как результат этой реакции в твердом состоянии и представляющее собою тогда как бы твердое для почвы новообразование, то мы будем иметь случай химического поглощения, основанный на чисто химической реакции. Ясно, что при этом могут поглощаться не только катионы, но и анионы.
Так, например, если почву, содержащую хлористый (или сернокислый или углекислый) кальций, обработать раствором фосфорнокислого натрия, то в результате обменной реакции выпадет трудно растворимый трехкальциевый фосфат Са3(РО4)2, т. е. фосфорная кислота окажется закрепленной, поглощенной почвой (а также и катион Ca), причем вновь образовавшийся трудно растворимый фосфат выпадет из почвенного раствора как своего рода механическая примесь, как своего рода новое для почвы твердое вещество. Или, например, если в силу рассмотренного выше физико-химического поглощения катион той или иной соли заменится «цеолитным» катионом, могущим дать с анионом этой соли трудно растворимое соединение, то соль эта при обмене оснований также выпадет — конечно, в твердом состоянии. Так, если обработать почву Na2CO3, то катион натрия, адсррбированный почвой, вытеснит из последней эквивалентное количество Ca-- + Mg--, которые с анионом углекислоты СО3- и дадут трудно растворимые CaCOg и MgCOg. Произойдет, таким образом, химическое поглощение аниона CO3-- (и катиона Са-- или Mg--) и т. д.
Из вышесказанного явствует, что те анионы, которые не дают со встречающимися в почвах катионами нерастворимых или трудно растворимых соединений, почвами не поглощаются (химически); другие же адсорбционные явления, конечно, могут иметь место и в этом случае. Так, анионы Cl- и NO3- (и NO2-) можно считать химически непоглощаемыми; анионы углекислоты (СО3--) и особенно фосфорной кислоты (РO4-), наоборот, очень энергично поглощаются почвами; что касается аниона серной кислоты SO4--, то хотя он и поглощается почвами (образование MgSO4 — как плоха растворимой соли), но значительно слабее анионов СО3-- и PO4-.
Главными «поглотителями» всех этих анионов являются в почве катионы Ca, Mg и Fe как могущие давать с рассмотренными выше анионами нерастворимые или трудно растворимые соединения (Na, как не дающий таковых соединений с могущими встречаться в почвенном растворе анионами, к таким «поглотителям» не относится).
Явления химического поглощения также представляют собой высокий агрономический интерес: благодаря им почва оберегается от потерь путем вымывания таких важнейших для культурной растительности соединений, каковыми являются фосфорная и серная кислоты.

Биологическим поглощением называется явление, вызываемое жизнедеятельностью населяющих почву микроорганизмов — бактерий, грибков и пр. Питаясь легко растворимыми соединениями почвы и превращая их, таким образом, в ткани своего тела, эти микроорганизмы способствуют тем самым закреплению в почве упомянутых соединений и препятствуют вымыванию их из почвы атмосферными водами. Особый интерес описываемый вид поглощения представляет тем, что благодаря ему предохраняются от вымывания, как непоглощаемые химически, почвенные нитраты, т. е. соединения, содержащие один из наиболее драгоценных для культурных растений элементов.
О биологическом поглощении (процессы «иммобилизации» тех или других соединений) нами говорилось выше.

---

Имя:*
E-Mail:
Комментарий:

Добавить