pH и кислотность почвы

pH почвы измеряет кислотность или щелочность почвенного раствора и является основной переменной, которая контролирует доступность питательных веществ, токсичность таких элементов, как алюминий, и микробную активность.

Definition

pH почвы — это отрицательный логарифм активности ионов водорода в почвенном растворе, мера кислотности или щелочности почвы; кислотность почвы включает активную кислотность в растворе и значительно большую резервную кислотность, удерживаемую на обменном комплексе.

Scope

Эта тема охватывает источники и формы кислотности почвы, активную и резервную кислотность и буферизацию pH, сильное влияние pH на доступность питательных веществ и металлов, а также управление кислотностью путем известкования. Она рассматривает реакцию почвы как центральное химическое свойство, связывающее коллоидную химию с плодородием.

Core questions

• Что вызывает подкисление или подщелачивание почв?
• В чем разница между активной и резервной кислотностью?
• Как pH контролирует доступность питательных веществ и токсичность алюминия?
• Как кислотность почвы корректируется известкованием?

Key concepts

• pH почвы и реакция почвы
• Активная и резервная кислотность
• Буферная емкость pH
• Токсичность алюминия и марганца
• Доступность питательных веществ в зависимости от pH
• Известкование и потребность в извести

Key theories

Активная и резервная кислотность

Кислотность почвы существует в виде небольшого активного пула ионов водорода в растворе, буферизуемого значительно большим резервом обменного алюминия и водорода на коллоидах, поэтому изменение pH требует нейтрализации резерва, что определяет потребность в извести.

Контроль pH доступности и токсичности

pH почвы регулирует растворимость и химическую форму питательных веществ и токсичных элементов; большинство макроэлементов наиболее доступны при нейтральном pH, в то время как сильная кислотность растворяет токсичный алюминий и марганец и связывает фосфор.

Mechanisms

Кислотность развивается по мере выщелачивания основных катионов и их замещения водородом и алюминием, по мере выделения кислот корнями и микробами, а также по мере добавления ионов водорода аммонийными удобрениями и кислотными осадками. Большая часть кислотности удерживается в резерве на обменном комплексе в виде обменного алюминия, который гидролизуется с выделением ионов водорода, поэтому почва сопротивляется изменению pH. Известкование добавляет карбонат, который нейтрализует эту кислотность, повышая pH, вытесняя алюминий и восстанавливая доступность многих питательных веществ.

Clinical relevance

pH почвы является одним из наиболее информативных и рутинно измеряемых свойств почвы: он определяет выбор культур, необходимость и количество извести, а также диагностику дефицита питательных веществ и токсичности металлов, и сильно влияет на судьбу питательных веществ и загрязняющих веществ в окружающей среде.

History

Признание того, что обменный алюминий, а не только водород, контролирует большую часть кислотности почвы, появилось в середине 20-го века и изменило понимание известкования, в то время как сильная зависимость доступности питательных веществ и металлов от pH стала краеугольным камнем плодородия почвы и экологической химии почвы.

Key figures

• Donald L. Sparks
• Nyle C. Brady
• Ray R. Weil

Seminal works

• brady2016
• sparks2003

Frequently asked questions

Почему pH почвы важен для растений?

pH почвы контролирует химическую форму и растворимость питательных веществ и токсичных элементов; при нейтральном pH большинство питательных веществ легко доступны, но в сильнокислых почвах фосфор связывается и выделяется токсичный алюминий, в то время как в очень щелочных почвах микроэлементы, такие как железо и цинк, становятся недоступными.

Как известкование повышает pH почвы?

Известковые материалы, такие как молотый известняк, поставляют карбонат, который реагирует с кислотностью почвы и нейтрализует ее, потребляя ионы водорода и вытесняя обменный алюминий из коллоидов, что повышает pH и снижает токсичность алюминия.