Исследования К.К. Гедройца по поглотительной способности и кислотности почв

Введение
Почвы сильно различаются по своему химическому составу, что подразумевает наличие и содержание химических элементов и их соединений в той или иной форме почвы. От этого во многом зависит плодородие почвы, ее пригодность для определенных видов сельскохозяйственных культур и ряд других не менее важных показателей.
Почва имеет очень сложный состав. Крупные и мелкодисперсные минеральные частицы, остатки животных и растительных организмов, а также специфические почвенные и органические соединения образуют сложную структуру с множеством полостей и пор различной конфигурации. Пористая почвенная масса, которая проницаема для воды и воздуха, является своего рода естественным фильтром. Свойство почвы удерживать твердые, жидкие и газообразные вещества, которые находятся в контакте с твердой фазой почвы, называется поглотительной способностью. Эта способность почвы определяется различными причинами. Стоит отметить, что создателем учения о поглотительной способности почвы был академик К.К. Гедройц. Бесспорно, данная тема является актуальной сегодня, так как от особенностей поглотительной способности и кислотности почв зависит ее плодородие.
Цель данной работы – изучение исследований К.К. Гедройца о поглотительной способности и кислотности почв. В ходе поставленной цели были выделены следующие задачи:
- Рассмотреть осовные этапы исследований К.К. Гедройца о поглотительной способности и кислотности почв;
- Выделить виды поглотительной способности почв по К.К. Гедройцу.
1 НАУЧНАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ К.К. ГЕДРОЙЦА В ОТНОШЕНИИ ПОГЛОТИТЕЛЬНОЙ СПОСОБНОСТИ И КИСЛОТНОСТИ ПОЧВ
В 1922 году вышла первая обобщающая работа К.К. Гедройца «Учение о поглотительной способности почв». 1924 год - период важных теоретических обобщений. К.К. Гедройц расширил и дополнил свою монографию «Учение о поглощении почв», которая была опубликована в четырех изданиях, и написал еще одну большую обобщающую работу генетического характера, в которой он реклассифицировал почвы на основе состава предлагаемых почвенно-абсорбированных катионов. Эта работа была опубликована в двух изданиях.
Помимо оригинальной научной работы, перу К.К. Гедройца принадлежит множество рефератов. В 1899 году профессор П.С. Коссович основал «Журнал экспериментальной агрохимии», в штат сотрудников Гедройц был включен со дня его основания.
Его исследования и создание доктрины коллоидно-химического почвенного комплекса, основанной на концепциях обменной адсорбции, имели большое практическое значение для повышения плодородия почв.
Основываясь на большом экспериментальном материале, который он получил, Гедройц обнаружил, что поглощение одного иона почвой из раствора сопровождается выделением другого иона в точно эквивалентных количествах.
По словам Гедройца, носителем обменной адсорбции в почве является почвопоглощающий комплекс, который химически характеризуется как комплекс водонерастворимых алюмосиликатных, органических и органоминеральных соединений с физической точки зрения - ряд почвенных соединений, которые есть в почве в тонко измельченном состоянии; это сильно распределенная часть грунта, ультромеханическая часть которой, по всей вероятности, тесно связана с коллоидной частью грунта.
Многочисленными экспериментами Гедройц доказал, что в таком обмене участвуют только катионы, причем обменная способность их тем выше, чем больше валентность( в пределах ионов одной валентности тем выше, чем больше атомная масса). в качестве примера в таблице 1 приведены данные ,полученные Гедройцем при исследовании образца черноземной почвы, насыщенной барием. Почва была обработана 0,1 н. растворами хлоридов перечисленных катионов при отношении раствора к почве 10:1.
Поскольку вытесненные количества бария соответствуют адсорбированным количествам катионов, ясно, что адсорбционная емкость катионов увеличивается с переходом от лития к железу и увеличивается с катионами того же значения с увеличением атомного веса.
Как показали многочисленные исследования, наиболее важные свойства почвы - водопроницаемость, влагоемкость, набухание, липкость, когезия, структура, значение рН почвенного раствора - напрямую зависят от состава поглощаемых катионов. Кроме того, адсорбированные катионы могут изменять плодородие почвы не только путем изменения их водно-физических свойств, но и, как К.К

. Гедройтс впервые показал, что они оказывают непосредственное влияние на рост и развитие сельскохозяйственных культур. Таким образом, полное насыщение почвопоглощающего комплекса ионами Na +, K + и Mg2 + приводит к гибели растений. С другой стороны, присутствие этих катионов в небольших количествах в почвопоглощающем комплексе оказывает очень благоприятное влияние на рост и развитие растений. Насыщение почвопоглощающего комплекса ионами, такими как Ba2 +, Co2 +, Ni2 + или Cu2 +, оказалось токсичным для всех культур.
Катионы, адсорбированные из почвы, легко вступают в обменные реакции с другими катионами в почвенном растворе. Из-за этого явления состав катионов, адсорбированных почвой, изменяется. Состав поглощенных катионов можно изменить в правильном направлении путем введения веществ с соответствующим катионом, например кальция, в вещества почвы в соответствующем количестве. Известные методы ведения сельского хозяйства, такие как удаление кислотных и гипсовых покрытий из солонцеватых грунтов, основаны на этом принципе.
Адсорбция анионов почвенными коллоидами несколько отличается. Исследования показали, что поглощение анионов зависит от состава почвенных коллоидов, реакции среды, размера электрокинетического потенциала коллоидов, а также от свойств самих анионов. Некоторые анионы (NO3-, Cl-) не поглощаются почвой. По этой причине они свободно перемещаются вместе с влагой почвы. В целом, чем выше заряд иона, тем лучше он может быть поглощен землей. Например, анион фосфорной кислоты PO43- относительно легко поглощается почвой. Поглощение анионов почвой во многом зависит от состава почвенных коллоидов. Опыт показывает, что чем больше глинистых минералов и сесквиоксидов содержится в почве, тем больше анионов может поглощаться.
Поскольку вытесненные количества бария эквивалентны адсорбированным количествам катионов, ясно, что адсорбционная способность катионов возрастает при переходе от лития к железу, а для катионов одинаковой валентности возрастает с увеличением атомного веса.
Как показали многочисленные исследования, важнейшие свойства почвы — водопроницаемость, влагоемкость, набухаемость, липкость, связность, структура, рН почвенного раствора—находятся в прямой зависимости от состава поглощенных катионов. Причем адсорбированные катионы могут изменять плодородие почвы не только путем изменения ее водно-физических свойств, но, как впервые показал К. К. Гедройц, оказывают непосредственное влияние на рост и развитие культурных растений. Так, полное насыщение почвенного поглощающего комплекса ионами Na+, K+ и Mg2+ приводит к гибели растений. Наличие этих катионов в небольшом количестве в почвенном поглощающем комплексе, наоборот, весьма благоприятно сказывается на росте и развитии растений. Насыщение почвенного поглощающего комплекса такими ионами, как Ва2+, Со2+, Ni2+ или Сu2+, оказалось ядовитым для всех сельскохозяйственных культур.
Катионы, адсорбированные почвой, легко вступают в обменные реакции с другими катионами почвенного раствора. Именно благодаря этому явлению состав адсорбированных почвой катионов меняется. Состав поглощенных катионов можно изменять в нужную сторону, внося в соответствующем количестве в почву вещества с соответствующим катионом, например кальцием. На этом принципе основаны такие широко известные агроприемы, как известкование кислых и гипсование солонцовых почв.
Адсорбция почвенными коллоидами анионов носит несколько иной характер. Как показали исследования, поглощение анионов зависит от состава почвенных коллоидов, реакции среды, величины электрокинетического потенциала коллоидов, а также от особенностей самих анионов. Ряд анионов (NO3-, Сl-) почвой не поглощается. В силу этого они свободно передвигаются в почве вместе с почвенной влагой. Вообще чем выше зарядность иона, тем больше его способность поглощаться почвой; например, анион фосфорной кислоты РО43- сравнительно легко поглощается почвой. Поглощение анионов почвой в значительной степени зависит от состава почвенных коллоидов. Опыт показывает, что чем больше в почве содержится глинистых минералов и полуторных оксидов, тем больше анионов она способна поглотить.
Реакция среды также оказывает свое влияние на величину поглощения анионов почвой. Как правило, подкисление способствует большему поглощению анионов, подщелачивание почвы, наоборот, способствует ослаблению поглощения ею анионов