> Сельское хозяйство, страница 4 > Коллоиды почвы
Коллоиды почвы
Коллоиды почвы, дисперсная часть почвы, находящаяся в состоянии коллоидного измельчения; состоит из частиц (ультрамикронов), диаметр которых меньше 0,0001 миллиметров (или 0,1 р>) вплоть до размеров молекул, то есть 0, 00 00 00 0 0001 миллиметров (или 1 тц). Коллоидные частички могут быть или в виде сгустков, давая осадок при взбалтывании с водой (гель), или же в виде коллоидного «раствора» — не настоящего раствора (псевдораствор); коллоидные растворы в воде называются гидрозолями.
К. п. состоят в большинстве случаев из отрицательно заряженных частиц (глина, перегной), одноименные заряды которых отталкивают частицы друг от друга, препятствуют их склеиванию в более крупные агрегаты и осаждению из раствора. При прибавлении к ним раствора электролитов (коагулятор), содержащего положительно заряженные ионы (катионы), происходит нейтрализация отрицательного заряда; частицы коллоидов соединяются в более крупные сгустки и осаждаются; этот процесс называется коагуляцией. Коагуляторами могут служить все соли, кислоты и щелочи, концентрация их растворов достигает определенной величины, которая называется порогом коагуляции, или электролитическим порогом, и зависит от рода электролита, природы коллоида, его свойства,в частности дисперсности. В результате коагуляции коллоиды почвы переходят из состояния раствора (золь) в гель, причем отдельные частицы коллоида связываются между собой или весь золь переходит из жидкого состояния в студнеобразное.
По силе коагулирующего действия на К. п. катионы, наиболее часто встречающиеся в почве, располагаются в следующий ряд: Na<NH4<K<Mg<H<Ca<Al<Fe, подчиняющийся закономерностям: 1) осаждающее действие катиона тем сильнее, чем больше его валентность; 2) катионы с одинаковой значностью коагулируют тем сильнее, чем выше их атомный вес; 3) однозначный ион водорода является исключением; имея наименьший атомный вес, он превышает одновалентные калий и натрий, двухвалентный магний и почти равняемся по силе осаждающего действия двухвалентному кальцию. Одновременно ион водорода в сильной степени понижает порог коагуляции др. солей и устойчивость К. п., которые в его присутствии даже в самых ничтожных количествах начинают осаждаться от прибавления значительно меньших количеств солей, чем в его отсутствии. При осаждении К. и. катионы поглощаются на поверхности коллоидов настолько прочно, что эти катионы уже не могут быть отмыты от геля простой водой, как обычная растворимая соль от твердого нерастворимого вещества; для их удаления необходимо обработать гель каким-либо другим электролитом, катион которого только и может вытеснить ранее поглощенный катион и встать на его место (смотрите Поглотитель-нал способность почвы).
Процесс перехода геля К. п. в золь (обратный коагуляции) называется пептизацией и происходит под влиянием отрицательно заряженных ионов (анионов), особенно гидроксильного иона ОН′. Пептизирующая сила всех анионов слабее коагулирующей силы катионов; исключением является гидроксильный анион (ОН-), к-рый по своей свертывающей силе превосходит действие натрия, калия и аммония, но значительно уступает коагулирующей силе кальция. Поэтому в большинстве почв К. п. находятся обычно в состоянии гелей и лишь в некоторых случаях—главным образом в солонцах, а также в подзолистых почвах и черноземах (осенью—весной)—в присутствии воды появляются в небольшом количестве также и золи. В зависимости от катиона, вызвавшего коагуляцию, последняя может быть обратимой или необратимой, то есть образовавшийся гель по устранении причины, вызвавшей его осаждение, может при прибавлении воды или дать снова коллоидный раствор—золь (обратимая коагуляция) или образования золя не произойдет (необратимая коагуляция). Катионы Na (натрий), К (калий), NH4 (аммоний) вызывают обратимую коагуляцию, катионы Са (кальций), Mg (магний), Н (водород)—необратимую, так как пептизирующая сила гидроксильного иона сильнее коагулирующей силы первых катионов и слабее вторых. Наряду с хим. факторами коагуляции — действием электролитов—большую роль играют и физические—влияние высушивания, «возраста» К. п. (старение их), переход в необратимую, неспособную к пептизации форму. Коллоиды гумуса под влиянием высушивания частично теряют способность пептизироваться.
Образование К. п. происходит в результате выветривания горных и материнских пород и разложения органических остатков, а также путем образования сложных комплексов из молекулярных продуктов выветривания горных пород и разложения растительных остатков.
— Органические коллоиды почвы (перегной) в связи с условиями происхождения имеют разные стадии дисперсности, связанные меж собой переходом (полидисперсоид). Поскольку частицы свежего перегноя мельче частиц глины (дисперсность его выше), коллоидные свойства его выражены резче, чем у глины. Перегной сильнее набухает, обладает более высокой клеющей способностью (по опытам Шлезинга в 11 раз большую, чем глина). Однако под влиянием высушивания и времени (старение) эта способность сильно падает, и тогда присутствие перегноя играет противоположную роль, уменьшая связность и липкость глины. Органические К. п. могут играть также роль защитного коллоида, предохраняя минеральные коллоиды от коагуляции и способствуя их вымыванию (большое значение имеет это для вымывания коллоидных соединений железа из почвы). Т. о. свойства коллоидов зависят от ряда моментов, из которых на первом месте стоит состав поглощенных катионов, которыми они насыщены. От этого в значительной степени зависят физ. свойства почвы, строение почвенного разреза, передвижение коллоидов из верхних горизонтов в нижние, закрепление их, реакция почвы, структура и целый ряд других свойств почвы, играющих большую роль в ее плодородии. Действие удобрений на физ. свойства почвы; влияние таких приемов, как известкование, гипсование почвы; высушивание ее в летний период, обжигание, влияние мороза — все это связано с динамикой К. и. Влияние обработки на почву также связано со свойствами ее коллоидов (образование корки, оседание пахоты, создание подпахотной подошвы, образование уплотненного или рудякового горизонта).
Понимание явлений, происходящих в почве, стало возможным после развития учения о К. п. (Ван-Беммелен, Гедройц, Вагнер, Матсон). При отсутствии коллоидов почва не поглощает питательных веществ в виде катионов и анионов, вследствие чего они легко вымываются из почвы. Чем полнее и прочнее скоагулирован коллоид, тем лучше агрономические свойства почвы и ее структура; она легче подвергается обработке, лучше пропускает воду (нет застоя, хороша аэрация), меньше образование корки; лучше проходят химико-биологические процессы и более благоприятны условия роста растений. В природе лучшим коагулятором является ион кальция, больше всего насыщены им нормальные черноземы. Понижение насыщенности К. п. в отношении кальция и вступление в коллоидный комплекс иона натрия (солонцеватость) влекут за собой резкое ухудшение агрономических свойств почвы. Отсюда все значение известкования и гипсования почвы. Правильное понимание агрономического значения К. п., глубокое знание их состава и свойств являются в наст, время обязательным условием при разработке и выборе рациональных приемов возделывания, сохранения и улучшения самой почвы как средства производства в соц. земледелии. С. Сигаркин, А. Соколовский.
Лит.: Антипов-Каратаев И. и Рабинерсон А., Почвенные коллоиды и методы их изучения, Л., 1930; Гедройц К., Учение о поглотительной способности почв, 3 изд., М.—Л., 1 932; его же, Химический анализ почвы, 3 изд., М.—Л., 1 932; Наумов В., Химия коллоидов, 2 изд., Л., 1930.