Значение поглотительной способности почв.
Развитие почвообразовательного процесса сопровождается накоплением в почве элементов зольной и азотной пищи для растений.
Накопление в почве элементов питания растений связано с поглотительной способностью почв.
Под поглотительной способностью почв разумеется способность почвы поглощать и удерживать растворенные и взмученные в воде твердые вещества, а также газы. Поглотительная способность у разных почв выражена неодинаково; одни почвы обладают этим свойством в большей, другие — в меньшей степени.
Способность почвы поглощать вещества из раствора в значительной степени находится в зависимости от содержания в ней мельчайших, главным образом коллоидальных частичек: чем богаче та или иная почва коллоидами, тем сильнее выражена ее поглотительная способность.
Понятие о коллоидах.
Всякая почва состоит как из крупных песчаных, так и из мельчайших илистых и коллоидальных частичек. Что же собою представляют коллоиды? Под коллоидами вообще разумеется любое вещество в состоянии высокой степени раздробленности, или дисперсности.
Всякое твердое тело можно путем измельчения превратить в коллоидальное состояние. Сначала при этом получатся грубые раздробления, дальнейшее же распыление вещества приведет его в коллоидальное состояние.
Если вещество в коллоидальном состоянии смешать с водой, то получится так называемый коллоидальный раствор со свойствами, напоминающими истинные, или молекулярные, растворы. Но молекулярный раствор представляет собой распад вещества на отдельные молекулы или даже ионы, в коллоидальном же растворе каждая частичка вещества состоит из группы в несколько сот или тысяч молекул. Другими словами, каждая коллоидальная частичка представляет агрегат из совокупности многих молекул. К коллоидам принято относить все те измельченные вещества, отдельные частички которых имеют размеры от 0,1 микрона до 1 миллимикрона. Вещества с частичками меньше 1 миллимикрона относятся к категории молекулярных, или истинных, растворов, так как величина большинства молекул обычно не превышает 1 миллимикрон..
Вещества, отдельные частички которых больше 0,1 микрон, относятся к группе грубых раздроблений, иначе называемых суспензиями, или взвесями. Постепенный переход от состояния грубого раздробления веществ вплоть до молекулярных растворов (возрастание степени дисперсности) можно наглядно представить в виде следующей схемы: грубые дисперсии-коллоидальные дисперсии - > молекулярные дисперсии.
При этом частички с диаметром больше 0,1—0,2 микрона, образующие в воде мути, или взвеси, видимы в обыкновенный микроскоп и не проходят через бумажный фильтр.
Коллоидальные частички от 0,1 микрона до 1 миллимикрона, находящиеся в коллоидальном растворе, невидимы в микроскоп, а видимы лишь в ультрамикроскоп; они проходят через бумажный фильтр, но не проходят через поры животной и растительной перепонки, т. е. не обладают способностью диффундировать. Что же касается молекулярных растворов, то их частички в отличие от коллоидов невидимы ни в микроскоп, ни в ультрамикроскоп, и проходят и через бумажный фильтр, и через поры животной и растительной перепонки, т. е. обладают способностью к диффузии.
Таковы те характерные признаки, которыми практически отличается коллоидальное состояние вещества от истинных, или молекулярных, растворов, а также от взвесей, или суспензий.
Состав, происхождение и свойства почвенных коллоидов.
Все почвенные коллоиды по составу можно разделить на две группы: минеральные и органические.
Минеральные коллоиды являются составной частью глины или ила, органические — составной частью перегноя.
Минеральные коллоиды непрерывно образуются в почве в процессе выветривания горных пород; сюда входят коллоидально раздробленные частички разнообразных глинных минералов.
Что же касается органических коллоидов, то они образуются в почве в процессе гумификации животных и растительных остатков. Минеральные и органические коллоиды, вступая во взаимодействие между собой, могут давать коллоиды и более сложного состава — органо-минеральные коллоидальные соединения.
Таким образом, наличие коллоидов в почве всецело зависит от характера последней, а именно от содержания в ней глины и перегноя. Наиболее богаты коллоидами глинистые и суглинистые почвы с высоким содержанием гумуса, наоборот, песчаные и супесчаные, обедненные перегноем почвы будут отличаться ничтожным количеством коллоидальных частичек.
Следует отметить, что ряд веществ в жидкой среде получает определенный электрический заряд — положительный Или отрицательный. Поэтому и каждая коллоидальная частичка в коллоидальном растворе имеет определенный электрический заряд. В почве могут быть как положительно, так и отрицательно заряженные коллоиды.
Большинство же почвенных коллоидов, как минеральных, так и органических, имеет отрицательный заряд.
Из существенных свойств, характерных для коллоидов, необходимо отметить их отношение к воде.
В этой связи почвенные коллоиды можно разделить на две группы: гидрофильные и гидрофобные.
Гидрофильные коллоиды отличаются способностью сильно набухать в воде и оставаться устойчивыми в состоянии коллоидального раствора. В противоположность им гидрофобные коллоиды характеризуются незначительным набуханием, способностью свертываться и переходить в осадок.
Почвенные коллоиды могут быть отнесены и к той и другой группе или же занимать промежуточное положение в зависимости от их природы.
При этом органические коллоиды, как правило, всегда более гидрофильны, чем минеральные.
Коагуляция и пептизация коллоидов.
Коллоиды могут быть в двух различных состояниях: 1) в состоянии коллоидального раствора, или золя, и 2) в состоянии студенистого, хлопьевидного или аморфного осадка — геля.
В состоянии золя коллоиды находятся до тех пор, пока они имеют заряд. Но как только этот заряд тем или иным путем будет уничтожен или же будет понижен настолько, что сила притяжения станет больше силы отталкивания, отдельные коллоидальные частички начнут сцепляться друг с другом в крупные агрегаты и выпадут в осадок. Этот процесс носит название свертывания коллоидов, или коагуляции. Обратный же процесс, т. е. переход геля во взвешенное состояние, или в золь, называется пептизацией.
Процесс коагуляции коллоидов происходит главным образом при взаимодействии коллоидов с электролитами, т. е. с растворами солей, кислот и щелочей. Сущность этого процесса состоит в следующем.
Молекулы электролитов в растворе распадаются на ионы, которые приобретают при этом определенный электрический заряд: катионная часть (например, Са++, Mg++, Na+, H+ и т.д.) — положительный, а анионная (С1-, ОН-, СО3-) — отрицательный. Эти ионы диссоциированных молекул, встречаясь в растворе с коллоидальными частичками, нейтрализуют заряды последних. Действующим началом при этой нейтрализации будут в каждом случае те ионы, которые имеют заряды, противоположные зарядам коллоидальных частичек, т. е. коллоиды с отрицательным зарядом частичек будут коагулироваться катионами, коллоиды же с положительным зарядом — анионами. А так как в почве преобладают отрицательно заряженные коллоиды, то коагуляция их может происходить главным образом под воздействием положительно заряженных катионов почвенного раствора. Различные катионы в зависимости от их валентности и атомного веса обладают разной величиной заряда, а потому и коагулирующая способность их будет неодинакова.
Одновалентные катионы коагулируют слабее двухвалентных; двухвалентные — слабее, чем трехвалентные. По степени возрастания коагулирующей способности наиболее часто встречающиеся в почвенном растворе катионы располагаются в следующем порядке: Na+, NH4+, К+, Н+, Mg++, Са++, Al+++, Fe+++.
Коагуляция обратимая и необратимая.
Коагуляция коллоидов может быть обратимой и необратимой, т. е. в одном случае золь, перешедший в гель, снова может перейти в раствор; в другом — этот переход геля в золь будет затруднен или совсем невозможен. Обратимой является коагуляция, вызванная воздействием одновалентных катионов (Na+, K+, H+), необратимой— двухвалентными (Са++, Mg++), а также и трехвалентными катионами, как, например, А1+++ и Fe+++, Поэтому, если осаждение или свертывание коллоидов вызвано одновалентными катионами, то такая коагуляция будет непрочной.
Наоборот, коагуляция, произведённая двухвалентными, а тем более трехвалентными катионами, отличается большой прочностью и устойчивостью против растворяющего действия воды.
Свертывание почвенных коллоидов, помимо действия электролитов, может вызываться и другими причинами. Здесь прежде всего следует отметить взаимную коагуляцию противоположно заряженных коллоидов.
Коагуляция почвенных коллоидов может происходить также при высыхании и замерзании почв благодаря повышающейся при этом концентрации электролитов в растворе.
Свертывание коллоидов может происходить и под влиянием времени в результате так называемого процесса старения коллоидов.
