Поглощение почвой приходящих в соприкосновение с ней различного рода веществ представляет собой сложное явление, в котором могут принимать участие как химические, так и физические, физико-химические и биологические процессы.
В зависимости от того, какой совершается при этом процесс, различают следующие виды поглотительной способности почв: механическую, молекулярную, химическую, обменную адсорбцию, или физико-химическую, и биологическую.
Следует отметить, что из пяти видов поглотительной способности только молекулярное и физико-химическое поглощения непосредственно связаны с почвенными коллоидами.
Что же касается механического, химического и биологического поглощения, то они обусловливаются другими причинами и прямого отношения к коллоидальной части почвы не имеют.
Механическое поглощение.
Механическое поглощение — свойство почвы, как всякого пористого тела, не пропускать через себя взмученные в воде частички (суспензии) крупнее почвенных пор.
При этом суспензии могут или поступать в почву извне, или же образовываться в почве при естественном или искусственном увлажнении ее водой.
Эта способность почвы находится в тесной зависимости от ее механического состава и структурных свойств.
Чем тяжелее по механическому составу почва и чем мельче пронизывающие ее во всех направлениях поры, тем лучшей задерживающей способностью обладает данная 'почва.
Почвы суглинистые и глинистые обладают этой способностью в большей степени, чем почвы песчаные, а в особенности хрящеватые и каменистые. Если первые из них, имея тончайшие капилляры, способны механически задерживать в себе не только грубые суспензии, но и коллоидальные частички, то вторые, характеризуясь наличием крупных промежутков, будут легко пропускать с нисходящими токами воды наиболее мелкие свои частички. Механическая поглотительная способность почв значительно возрастает по мере увеличения количества гумуса в почве.
Молекулярная адсорбция.
Сущность этого явления заключается в способности почвы поглощать и удерживать как газообразные, так и растворенные в воде вещества. Явления поглощения почвой различного рода газов можно уяснить на примере взаимодействия твердых составных частей почвы с парообразной водой. Как известно, воздушно-сухая почва, какой бы сухой на ощупь она ни казалась, всегда содержит определенное количество гигроскопической влаги.
Это объясняется тем, что почвенные частички, благодаря силам молекулярного притяжения, способны притягивать и удерживать на поверхности молекулы паров воды. Молекулы парообразной влаги, облегая сплошным слоем твердые частички почвы, удерживаются на поверхности последних с большой силой. Для удаления гигроскопической влаги требуется продолжительное нагревание почвы при 105°. Такого рода прочная связь, в основе которой лежит сила молекулярного притяжения, носит название адсорбции.
Поскольку же при этом происходит чисто физическое поглощение почвой целых молекул без качественного их изменения, то и само явление называется молекулярной адсорбцией.
Способность адсорбции присуща вообще всем телам природы. При этом чем сильнее степень раздробления твердого вещества и чем больше его удельная поверхность, тем сильнее оно будет поглощать, тем выше будет его адсорбционная способность.
Способностью адсорбировать некоторые газы обладает и почва. Благодаря этому свойству почва в сухом состоянии всегда содержит поглощенный воздух.
Способность почвы поглощать газообразные вещества имеет большое практическое значение: благодаря этому свойству в почве может удерживаться от потери в атмосферу такое в высшей степени важное для питания растений соединение, как аммиак, образующийся в почве в результате разложения органических веществ. Не меньшее значение в этом отношении имеет и способность почвы поглощать и удерживать различного рода вещества из растворов.
Благодаря этой способности некоторая часть растворимых соединений будет поглощена и закреплена почвой, т. е. будет Удерживаться от вымывания в глубокие горизонты. Такого рода поглощение, при котором молекулы того или иного вещества притягиваются из раствора твердыми почвенными частичками, концентрируясь у самой их поверхности, носит название положительной молекулярной адсорбции.
Однако в почве может иметь место и так называемая отрицательная молекулярная адсорбция, т. е. такого рода явление, при котором растворимые в воде вещества не поглощаются или весьма слабо поглощаются почвой.
К числу отрицательно адсорбируемых веществ в почве относятся анионы азотной кислоты. Вот почему, применяя нитратные соединения в качестве удобрений, необходимо вносить их в почву незадолго до посева сельскохозяйственных культур и притом в небольшом количестве.
Химическое поглощение.
Легко растворимые соединения могут закрепляться в почве и иным путем. Дело в том, что многие находящиеся в растворе вещества при соприкосновении друг с другом или с нерастворимой частью почвы способны вступать в химические реакции, давая при этом нерастворимые или мало растворимые соединения.
Образующиеся в результате такого взаимодействия нерастворимые соединения будут удерживаться в почве от вымывания.
Так, например, в почве может находиться фосфорная кислота в форме такой легкорастворимой соли, как Nа3РО4.
Будучи легкоподвижным соединением, эта соль может в известной степени передвигаться в почвенной среде в глубокие горизонты, а вместе с тем возможна и потеря для растения такого ценного питательного вещества, как фосфор.
Однако в почвенном растворе, наряду с Nа3РО4, могут быть в том или ином количестве и другие всевозможные соли, как, например, СаС12, которые, вступая в обменную реакцию с Nа3РО4, будут давать нерастворимые соединения.
Химическое взаимодействие этих солей может быть представлено в виде следующего уравнения:
3CaCl2 + 2Na3HJ4 = Cf3(PO4)2 + 6NaCl.
Заключенная в трехкальциевом фосфате фосфорная кислота будет прочно удерживаться в почве.
Так как этот вид поглотительной способности вызван чисто химической реакцией взаимного обмена в растворе, то он и носит название химического поглощения, или химической поглотительной способности почвы.
Однако не все растворимые минеральные соединения могут химически поглощаться почвами. В почве имеются и такие соединения, которые в силу своих особенностей и свойств химически непоглощаемы почвой.
К этой категории относятся те легко растворимые вещества, которые при взаимодействии с другими соединениями не дают нерастворимых или трудно растворимых образований.
К числу химически непоглощаемых соединений относится и весьма ценное в сельскохозяйственном отношении вещество — азотная кислота. Последняя, как известно, со всеми катионами способна образовывать только легкорастворимые азотнокислые соли. Этим объясняется легкая вымываемость из почвы, присущая всем нитратным солям, как образующимся в самой почве в результате биохимических процессов, так и вносимым в почву извне в виде тех или иных минеральных азотнокислых туков.
Обменная адсорбция.
Минеральные соли и кислоты в почвенном растворе в значительной степени диссоциированы на катионы и анионы; при этом каждый ион диссоциированных молекул несет определенный электрический заряд: катион — положительный, а анион — отрицательный. Так, например, молекулы NaС1 распадаются в растворе на Nа+ и С1-; КС1 на ионы К+ и Cl; НС1 на Н+ и С1- и т. д. Диссоциированной, хотя и в весьма ничтожной степени, является также и вода, благодаря чему наряду с молекулами Н2О в ней всегда содержатся и ионы: Н+ и ОН".
Поэтому при взаимодействии между почвенным раствором и твердой частью почвы последняя поглощает из раствора не только целые молекулы растворенных веществ, но и их части, т. е. ионы. Поскольку же мельчайшие почвенные частички, или коллоиды (в своем большинстве) заряжены отрицательно, очевидно, что поглощаться почвой из раствора будут главным образом катионы.
Поглощенные катионы удерживаются на поверхности коллоидальных частичек весьма прочно и могут быть вытеснены обратно в раствор лишь другими катионами. Вследствие этого процесс поглощения ионов из раствора является по существу процессом обмена катионов на поверхности мельчайших почвенных частичек.
Опытами установлено, что процесс обмена катионов в почвенной среде происходит в эквивалентных количествах: вместо каждых двух катионов NН4+ или К+, поглощенных почвой, в раствор переходит один двухвалентный Са++ или Мg++; вместо каждого поглощенного катиона Nа+ в раствор переходит один К+, или Н+, или. NН4+ и т. д.
