Определение потенциальной буферной способности почв в отношении калия
Снабжение растений калием зависит не только от «фактора интенсивности доступного калия, т. е. калийного потенциала, но и от способности почвы поддерживать калийный потенциал на относительно постоянном для данной почвы уровне при уменьшении или увеличении содержания доступного калия в почве, что может иметь место при выносе калия растениями и при внесении калийных удобрений. Способность почвы противостоять изменению калийного потенциала Бекетт назвал потенциальной буферной способностью почвы в отношении калия — РВС К. Эта величина, по Бекетту, выражает зависимость между «фактором интенсивности» (калийным потенциалом почвы) и общим количеством подвижного калия в почве, которое Бекетт рассматривает как «фактор емкости».
Зависимость между указанными величинами выражается уравнением
PBC K = Q/I,
где Q — «фактор емкости», количество подвижного калия в почве, мг-экв на 100 г почвы; I — «фактор интенсивности» (AR), отношение активности ионов калия к корню квадратному из активности ионов кальция (aK+/√aCa2+).
PBC K более полно характеризует калийный режим почв, чем один калийный потенциал. В зависимости от потенциальной буферной способности почв в отношении калия одна и та же величина калийного потенциала может свидетельствовать как о хорошей обеспеченности растений калием, так и о недостатке этого элемента в почве.
Для нахождения потенциальной буферной способности почвы в отношении калия определяют величину ΔQ, которую чаще обозначают ДК. Величина ±ΔК представляет собой количество подвижного калия, которое почва отдает (-ΔК) или поглощает (+ΔК) к моменту установления равновесия между калием почвы и калием раствора.
Если дать провзаимодействовать навеске почвы с серией растворов CaCl2 одной и той же концентрации, но содержащих разные количества калия, и в полученных равновесных растворах определить ±ΔК и аK+/√aCa2+, которое Бекетт обозначает через AR, а затем отложить на оси абсцисс значения AR, а на оси ординат соответствующие им значения ±ΔК и соединить точки пересечения этих показателей, то получится характерная линия AB — прямая в верхней и изогнутая в нижней части (рис. 2). Пересечение линии с осью абсцисс даст некоторую величину AR0, соответствующую отношению активностей аK+/√aCa2+ в растворе CaCl2 — KCl, при котором почва не поглощает и не отдает калия, т. е. отношению активностей, свойственному самой почве. Форма полученной линии не является случайной. Ионы подвижного калия занимают неравноценные обменные позиции в поглощающем комплексе почвы и поэтому удерживаются почвой с различной силой.
При экстраполяции участка AB1 кривой А В на ось ординат получают некоторую величину — ΔК0, которая, по Бекетту, характеризует наиболее доступную часть подвижного калия — непосредственно доступный калий. Ионы этой части подвижного калия занимают так называемые неспецифические обменные позиции в поглощающем комплексе почвы и удерживаются в нем силами электростатического поля, похожими по характеру, но отличными по степени воздействия от сил, удерживающих другие катионы. С минералогической точки зрения, ионы непосредственно доступного калия — это катионы калия, расположенные на внешних поверхностях кристаллитов.
Интерполяция участка B1B кривой AB на ось ординат даст величину KL, которая представляет собой общие запасы подвижного калия в данной почве, близкие, но не эквивалентные содержанию в ней обменного калия. Разность между KL и — ΔК0 дает количество труднодоступного подвижного калия (КX), ионы которого занимают «специфические» обменные позиции, расположенные по краям кристаллической решетки или в ее гексагональных ячейках. Эти катионы удерживаются в твердой фазе почвы особыми силами, неспособными удержать другие обменные катионы почвенного поглощающего комплекса.
Катионы подвижного калия, занимающие специфические обменные позиции, переходят в почвенный раствор гораздо медленнее, чем катионы непосредственно доступного подвижного калия. Наличие в поглощающем комплексе почвы этих катионов калия объясняет, почему не весь подвижный почвенный калий является обменным, т. е. экстрагируется 1 н. раствором CH3COONH4, и почему нельзя точно определить величину Q, а можно лишь установить ΔQ (±ΔК).
Отношение — ΔК0/AR0, т. е. tg α, характеризует наклон участка AB1 кривой AB к оси абсцисс и выражает, по Бекетту, потенциальную калийную буферную способность почвы (PBC K).
Потенциальная калийная буферная способность почвы является величиной постоянной для данной почвы в течение длительного периода времени и мало меняется при внесении в почву калийных удобрений и при интенсивном использовании калия сельскохозяйственными культурами в течение вегетационного периода.
Установлено, что PBC K не зависит от соотношения почва: раствор при использовании для ее определения растворов CaCl2 различной концентрации (не выше 0,06 моль/л), но зависит от времени уравновешивания калия почвы с калием раствора CaCl2 + KCl и от температуры, при которой достигается состояние равновесия.
Слишком длительное время уравновешивания может привести как к искусственному увеличению количества непосредственно доступного калия за счет диффузии ионов межслоевого необменного калия в раствор и истирания граней и углов кристаллов глинистых минералов при длительном встряхивании почвы с раствором, так и к фиксации доступного калия. Недостаточное время уравновешивания может не обеспечить полной дезагрегации всех почвенных частиц. Увеличение температуры на 10 °С, по данным Бекетта, приводило к увеличению AR0 на 15%, что в свою очередь изменяло РВС К.
С помощью PBC К можно косвенно судить об участии необменного калия почвы в питании растений. Когда в почве с высокой PBC К запасы доступного калия истощаются за счет интенсивного выноса и достигают определенного «минимального уровня», растения начинают получать калий из запасов резервного необменного калия, который пополняет и поддерживает фонд доступного калия. Такой способностью не обладают почвы с низкой PBC К, на которых при достижении свойственного им «минимального уровня» подвижного калия во избежание калийного голодания необходимо вносить калийные удобрения. Поэтому, исходя из PBC К, можно судить о способности почвы снабжать растения калием в большей степени, чем исходя из данных экстракционных методов определения доступного калия.
