Сад и огород



Порог токсичности солей и метод расчета токсичных солей

Предельное количество солей в почве, выше которого начинается угнетение роста и развития растений (не галофитов), называется порогом токсичности. Если в почве содержание легкорастворимых солей превышает порог токсичности, она является засоленной.
Легкорастворимые соли в почве содержатся как в твердой, так и в жидкой фазах. Состав и концентрация солей в почвенных растворах по существу определяют истинный порог токсичности солей. Однако в настоящее время основным методом изучения засоленных почв является водная вытяжка, которая дает представление о суммарном запасе водорастворимых солей, в связи с чем о пороге токсичности солей по ней судить можно только условно.
Величина порога токсичности солей зависит от их состава, увлажненности и ряда других свойств почвы (механический состав, водно-физические свойства и т. д.), а также от климатических условий, вида растений, физиологической фазы развития растений, применяемой агротехники и т. п. Из этого вытекает, что-как для различных регионов, так и для разных культур следовало бы выработать индивидуальные шкалы токсичности солей и ионов. Однако, основываясь на данных по соле-устойчивости средне-солеустойчивых культур (зерновые, хлопчатник), возможно предложить общую для разных регионов ориентировочную шкалу порогов токсичности солей и ионов. При этом состояние увлажненности почв принимается близким к 0,7 НВ и имеются в виду почвы суглинистого механического состава с объемным весом в верхнем горизонте около 1 г/см3 и в более глубоких — около 1,3—1,4 г/смъ.
Для оценки порогов токсичности ионов с учетом только токсичных солей были приняты следующие придержки: СОз-ион— 0,001% (0,03 мг-экв); НС03-ион 0,05% (0,8 мг-экв) в соответствии с работами 1И, 21, 22, 1, 3, 4, 13, 23]; при значениях общей щелочности НСОз выше 0,05% в растворе обычно присутствуют СОз-ионы. Порог токсичности для С1 — 0,01% (0,3 мг-экв) принят на основании работ [28, 19 и др.]. Некоторые авторы [12, 30, 15] принимают более низкий порог токсичности по С1 — 0,005%; другие {9], наоборот, более высокий — 0,03%. Для ,604-иона порог токсичности 0,08% (1,7 мг-экв) принят на основании экспериментальных данных Антипова-Каратаева (устное сообщение), отчасти материалов других работ [12, 26].
Так как между концентрацией токсичных ионов и общим содержанием тех же ионов в почве выявляются определенные зависимости, при использовании анализов водных вытяжек, где токсичные ионы приводятся без разделения, определение порогов токсичности ионов возможно производить, придерживаясь показателей, приведенных в табл. 3.
Эти показатели строго согласуются с типами засоления почв, устанавливаемыми по соотношениям анионов в водных вытяжках. Поэтому, например содержание 504-ионов широко варьирует в зависимости от типа засоления почвы и может быть меньше порога токсичности одного Ь04 (0,08%), так как лимитируется соотношениями с другими ионами (С1, СОз, НСОз), определяющими тот или иной тип засоления. Максимально оно при сульфатном засолении с повышенным количеством гипса— 14,2 мг-экв, минимально — при хлоридном — 0,12 мг-экв (так как С1:504 при хлоридном засолении >2,5, а порог токсичности С1 — 0,3 мг-экв).
Поскольку степень засоления почв определяется содержанием токсичных солей, необходимо уметь, по данным водных вытяжек, разделять токсичные и нетоксичные соли и ионы.
Метод расчета токсичных и нетоксичных солей основан на связывании ионов в гипотетические соли. В первую очередь связываются карбонаты, затем сульфаты и после этого хлориды. При этом учитывается взаимное влияние солей на их растворимость. Все расчеты производятся в мг-экв.
Расчет токсичных и нетоксичных карбонатных солей. Ионы СОз являются токсичными. Эти ионы в первую очередь связываются с Ка; избыток СОз-ионов затем связывается с М% (такая последовательность связывания ионов принята в связи с тем, что С03-ион присутствует главным образом в почвах, содержащих соду).
Ионы НС03 могут быть обусловлены присутствием как токсичных— ЫаНСОз, М(НСОз)2, так и нетоксичных — Са(НС03)2 солей. Сначала рассчитывается возможное содержание НСОз-ионов, связанных с Са. Разность между общим количеством ионов НС03 и количеством ионов, связанных с Са, соответствует содержанию токсичных ионов НСОз. Оставшееся количество ионов НС03 после связывания с Са связывается с М^ и затем с Ыа. Если общая щелочность превышает 1,4 мг-экв НСОз или присутствуют ионы С03, то из оставшихся после связывания с Са ионов НС03 70% их связывается с Ыа, а 30% —с М^. Эта закономерность установлена на основании массовых определений щелочности, обусловленной Ыа и К (по Гедройцу), в почвах содовых типов засоления [3]. Однако, учитывая наивысшую предельную растворимость М^С03 в присутствии соды, можно связывать с М^ не более 4 мг-экв НС03.
Расчет нетоксичного содержания ионов НС03. Количество НСОз карбонатов Са лимитируется его растворимостью. Растворимость СаС03 зависит от температуры, насыщенности раствора С02, реакции среды, состава и количества солей в растворе, присутствия органического вещества и т. д.
Растворимость СаС03 в воде при температуре 17—20°, в присутствии С02 атмосферы, при рН около 8 (что обычно для карбонатных горизонтов почв) равна примерно 2 мг-экв/л, или 1 мг-экв/100 г почвы.
При хлоридном, сульфатно-хлоридном, хлоридно-сульфатном (без-гипсовом), сульфатном (безгипсовом) и хлоридно- или сульфатно-гид-рокарбонатном засолении, при содержании солей в почве <2%, растворимость СаСОз принимается равной 1 мг-экв) 100 г почвы; при засолении почвы, равном 2—5%, при температуре 18—25° может раствориться до 1,5—2 мг-экв СаС03; при содержании солей >5% —до 2—3 мг-экв. При хлоридно-натриевом засолении растворимость СаСОз при любой степени засоления не превышает 1,5 мг-экв!\№ е почвы, а при хлоридно-кальциевом—1 мг-экв (рассчитано по [25]).
В присутствии даже следов соды (Ыа2СОз 0,03 мг-экв/100 г почвы) растворимость СаСОз падает, что отвечает следующей зависимости (табл. 4).
При отсутствии в водной вытяжке С03, но при наличии повышенной общей щелочности (более 1 —1,4 мг-экв/ХОО г. почвы), обусловленной присутствием ЫаНС03 или М(НСОз)2, количество НС03-ионов, связанных с Са, как правило, не Таблица 4 превышает 0,6 мг-экв/100 г почвы [3].
В присутствии гумусовых веществ в водной вытяжке даже при наличии значительных количеств Ыа^СОз и ЫаНС03 может быть обнаружено до 2 мг-экв Са. Имеются указания на увеличение растворимости СаС03 в присутствии гумусовых веществ (|25]. Мы полагаем, что при этом происходит образование комплексных, растворимых органо-ми-неральных соединений Са. Органические вещества титруются вместе с летучими кислотами (бикарбонатами), повышая общую щелочность. Поэтому при наличии повышенного количества Са в водной вытяжке, заметной ее окраске и низком содержании 504 рекомендуется связывать с НС03 весь Са*. При участии в растворе водной вытяжки гипса растворимость СаС03 снижается и обычно не превышает 0,6 мг-экв/100 г почвы (табл. 4).
Расчет токсичных и нетоксичных сульфатных солей. Ионы |504, так же как и НС03, могут быть связаны с присутствием токсичных (Ыа2§04, М^504) и нетоксичных (Са504) солей.
Ионы 04 связываются в гипотетические соли в последовательности Са504, Ыа2$04, М§504, т. е. начиная с наименее растворимых солей.
Содержание 504-ионов нетоксичных солей определяется количеством перешедшего в водную вытяжку гипса, т. е. присутствием в ней (504-ио-нов и ионов Са. Поэтому количество мг-экв 504, связанных в Са504, соответствует содержанию мг-экв Са- ионов, уменьшенных на величину мг-экв Са-ионов, связанных с НС03.
В водных вытяжках из почв, содержащих большое количество хлоридов и гипса, могут присутствовать ионы Са и 504 в количествах, превышающих растворимость гипса в водных растворах. Это объясняется увеличением растворимости гипса в присутствии хлоридов (табл. 5).
В присутствии сульфатов Ыа (очевидно, и М%) растворимость гипса снижается и не превышает 0,6%, или 12,5 мг-экв.
Для расчета содержания токсичных (связанных с Ка или М^) ионов 8О4 из общего содержания мг-экв 504-ионов в водной вытяжке вычитают количество мг-экв Са, уменьшенное на величину мг-экв НС03 бикарбоната Са.504 (токсичных солей) =504 (водной вытяжки)— Са (водной вытяжки)—НСОз (связанные с Са).
Все хлоридные соли являются токсичными; связывание 01-ионов в гипотетические соли производится в такой последовательности: ЫаС1, МеС12, СаС12.