Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Подкисление почвы - это накопление катионов водорода , которые снижают pH почвы . Химически это происходит, когда в почву добавляется донор протонов . Донором может быть кислота , такая как азотная кислота , серная кислота или угольная кислота . Это также может быть такое соединение, как сульфат алюминия , который реагирует в почве с выделением протонов. Подкисление также происходит при выщелачивании из почвы основных катионов, таких как кальций , магний , калий и натрий .

Подкисление почвы происходит естественным образом, когда лишайники и водоросли начинают разрушать поверхность горных пород. Кислоты продолжают растворяться по мере развития почвы. Со временем и погодными условиями почвы в природных экосистемах становятся более кислыми. Скорость подкисления почвы может варьироваться и увеличиваться с определенными факторами, такими как кислотные дожди , сельское хозяйство и загрязнение. [1]

Причины [ править ]

Кислотный дождь [ править ]

Осадки имеют естественную кислотность из-за углекислоты, образующейся из углекислого газа в атмосфере. Это соединение вызывает pH дождя около 5,0-5,5. Когда уровень pH осадков ниже естественного, это может вызвать быстрое подкисление почвы. Диоксид серы и оксиды азота являются предшественниками более сильных кислот, которые могут привести к образованию кислотных дождей, когда они вступают в реакцию с водой в атмосфере. Эти газы могут присутствовать в атмосфере из-за естественных источников, таких как молнии и извержения вулканов, или из-за антропогенных выбросов. [2] Основные катионы, такие как кальций, вымываются из почвы по мере прохождения кислотных дождевых осадков, что способствует повышению уровня алюминия и протонов. [3]

Биологическое выветривание [ править ]

Основная статья: Выветривание § Биологическое выветривание

Корни растений подкисляют почву, выделяя протоны и органические кислоты, чтобы химически выветривать минералы почвы. [4] Разлагающиеся остатки мертвых растений на почве также могут образовывать органические кислоты, которые способствуют подкислению почвы. [5] Подкисление из-за листового опада на почве более выражено под хвойными деревьями, такими как сосна , ель и пихта , которые возвращают меньше основных катионов в почву, чем под лиственными деревьями . [6]

Исходные материалы [ править ]

Некоторые исходные материалы также способствуют подкислению почвы. Граниты и связанные с ними магматические породы называются «кислыми», потому что в них много свободного кварца , который при выветривании выделяет кремниевую кислоту . Кроме того, в них относительно мало кальция и магния. Некоторые осадочные породы, такие как сланцы и уголь , богаты сульфидами , которые при гидратации и окислении производят серную кислоту, которая намного сильнее кремниевой кислоты. Многие угольные почвы слишком кислые, чтобы поддерживать энергичный рост растений, а уголь выделяет сильные предшественники кислотных дождей при сжигании. Морские глины во многих случаях также богаты сульфидами, и такие глины становятся очень кислыми, если их дренировать до окислительного состояния.

Поправки в почву [ править ]

Поправки почвы , такие как удобрения и удобрения могут вызвать подкисление почвы. Удобрения на основе серы могут сильно подкислять, примеры включают элементарную серу и сульфат железа, в то время как другие, такие как сульфат калия , не оказывают значительного влияния на pH почвы . Хотя большинство азотных удобрений обладают подкисляющим действием, азотные удобрения на основе аммония подкисляют больше, чем другие источники азота. Азотные удобрения на основе аммиака включают сульфат аммония , диаммонийфосфат , моноаммонийфосфат и нитрат аммония . Источники органического азота, такие какмочевина и компост менее подкисляют. Источники нитратов , которые имеют мало или вообще не аммоний, такие как нитрат кальция , нитрат магния , нитрат калия и нитрат натрия , не подкисление. [7] [8] [9]

Загрязнение [ править ]

Подкисление может также происходить из-за выбросов азота в воздух, поскольку азот может в конечном итоге оседать в почве. [10] На животноводство приходится почти 65 процентов антропогенных выбросов аммиака . [11]

Антропогенные источники диоксидов серы и оксидов азота играют важную роль в увеличении образования кислотных дождей. [ требуется разъяснение ] Использование ископаемого топлива и выхлопных газов двигателей являются крупнейшими антропогенными источниками выбросов серных газов и оксидов азота, соответственно. [12]

Алюминий - один из немногих элементов, повышающих кислотность почвы. Это достигается за счет того, что алюминий выводит ионы гидроксида из воды, оставляя ионы водорода. [13] В результате почва становится более кислой, что делает ее непригодной для жизни многих растений. Еще одно последствие содержания алюминия в почве - это токсичность алюминия, которая препятствует росту корней. [14]

Эффекты [ править ]

Основная статья: Биоразнообразие почвы § Подкисление

Подкисление почвы может вызвать повреждение растений и организмов в почве. У растений закисление почвы приводит к уменьшению размера и прочности корней. Кислые почвы иногда повреждают кончики корней, что снижает дальнейший рост. [15] Уменьшается высота растений и снижается всхожесть семян . Подкисление почвы влияет на здоровье растений, что приводит к уменьшению площади покрытия и плотности растений. В целом у растений наблюдается задержка роста. [16] Подкисление почвы напрямую связано с сокращением количества исчезающих видов растений. [17]

Подкисление почвы снижает разнообразие микробов и макрофауны . [18] Это может уменьшить ухудшение структуры почвы, что делает ее более чувствительной к эрозии. В почве доступно меньше питательных веществ, более сильное воздействие токсичных элементов на растения и последствия для биологических функций почвы (например, фиксация азота ). [19]

В более широком масштабе подкисление почвы связано с потерями в сельскохозяйственной продуктивности из-за этих эффектов. [18]

Воздействие кислой воды и закисления почвы на растения может быть незначительным или в большинстве случаев значительным. К незначительным случаям, которые не приводят к гибели растений, относятся: менее чувствительные растения к кислым условиям и / или менее сильным кислотным дождям. Также в незначительных случаях растение в конечном итоге погибнет из-за того, что кислая вода снижает естественный pH растения. Кислая вода попадает в растения и заставляет важные минералы растения растворяться и уноситься; что в конечном итоге приводит к гибели растения из-за недостатка минералов для питания. В более серьезных случаях; происходит тот же процесс повреждения, что и в незначительных случаях, то есть удаление основных минералов, но гораздо более быстрыми темпами. Точно так же кислотные дожди, выпадающие на почву и листья растений, вызывают высыхание восковой кутикулы листа;что в конечном итоге вызывает быструю потерю воды растением во внешнюю атмосферу и приводит к гибели растения. Чтобы увидеть, подвержено ли растение закислению почвы, можно внимательно наблюдать за листьями растения. Если листья зеленые и выглядят здоровыми, pH почвы нормальный и приемлемый для жизни растений. Но если листья растения пожелтели между прожилками на листьях, это означает, что растение страдает от подкисления и нездорово. Более того, растение, страдающее закислением почвы, не может фотосинтезировать. Высыхание растения из-за кислой воды разрушает органеллы хлоропластов. Без возможности фотосинтеза растение не может создавать питательные вещества для собственного выживания или кислород для выживания аэробных организмов; который влияет на большинство видов Земли и в конечном итоге уничтожает цель существования растений.[20]

Профилактика и управление [ править ]

Подкисление почвы - обычная проблема в многолетнем растениеводстве, которую можно уменьшить путем внесения извести. В культурах сои и кукурузы, выращиваемых на кислых почвах, внесение извести привело к восстановлению питательных веществ, повышению pH почвы, увеличению корневой биомассы и улучшению здоровья растений. [21]

Для предотвращения дальнейшего подкисления также могут применяться различные стратегии управления: использование менее подкисляющих удобрений, учет количества удобрений и сроков внесения для уменьшения выщелачивания нитрат-азота, хорошее управление орошением с помощью нейтрализующей кислоты водой и учет соотношения основных питательных веществ к азоту в собранном урожае посевы. Серные удобрения следует использовать только для чувствительных культур с высокой степенью восстановления урожая. [22]

За счет сокращения антропогенных источников диоксидов серы, оксидов азота и принятия мер по борьбе с загрязнением воздуха давайте [ кто? ] пытаются уменьшить кислотные дожди и подкисление почвы во всем мире. [23]

См. Также [ править ]

  • Кислотная сульфатная почва
  • Щелочная почва
  • Подкисление пресной воды
  • Закисление океана

Ссылки [ править ]

  1. ^ Хеляр, КР; Портер, WM (1989). «2 - Подкисление почвы, его измерение и связанные с этим процессы» . В Робсоне, AD (ред.). Кислотность почвы и рост растений . Академическая пресса. п. 61. DOI : 10.1016 / b978-0-12-590655-5.50007-4 . ISBN 9780125906555. Проверено 25 марта 2020 г. - через Google Книги.
  2. ^ Блейка, Л. (2005), "кислотные дожди и подкисление почв", Энциклопедия почв в окружающей среде , Elsevier, стр 1-11,. DOI : 10.1016 / b0-12-348530-4 / 00083-7 , ISBN 9780123485304
  3. ^ «Воздействие кислотных дождей на лесные почвы начинает обратное» . www.usgs.gov . Проверено 22 марта 2019 .
  4. ^ Чигира, М .; Ояма, Т. (2000), «Механизм и эффект химического выветривания осадочных пород», в Канаори, Юдзи; Танака, Казухиро; Chigira, Масахиро (ред.), Инженерно - геологических Авансы в Японии для нового тысячелетия , разработок в геотехнической инженерии, 84 , Elsevier, стр 267-278,. Дои : 10.1016 / S0165-1250 (00) 80022-X , ISBN 9780444505057
  5. ^ Том, Нисбет (2014). Подкисление лесного хозяйства и поверхностных вод . Комиссия по лесному хозяйству. ISBN 9780855389000. OCLC  879011334 .
  6. ^ Албан, Дэвид Х. (1982). «Влияние накопления питательных веществ осиной, елью и сосной на свойства почвы». Журнал Американского общества почвоведов . 46 (4): 853. Bibcode : 1982SSASJ..46..853A . DOI : 10,2136 / sssaj1982.03615995004600040037x . ISSN 0361-5995 . 
  7. ^ Шиндлер, DW; Хекки, RE (2009). «Эвтрофикация: требуется больше данных по азоту». Наука . 324 (5928): 721–722. Bibcode : 2009Sci ... 324..721S . DOI : 10.1126 / science.324_721b . PMID 19423798 . 
  8. ^ Пенн, CJ; Брайант, РБ (2008). «Растворимость фосфора в ответ на подкисление почв, измененных навозом молочного навоза». Журнал Американского общества почвоведов . 72 (1): 238–243. Bibcode : 2008SSASJ..72..238P . DOI : 10.2136 / sssaj2007.0071N .
  9. ^ «Не позволяйте азоту подкислять вашу почву» . Департамент первичной промышленности - Новый Южный Уэльс . Проверено 13 января 2019 .
  10. ^ USGS. Кислотные почвы в Словакии рассказывают мрачные сказки .
  11. ^ Хеннинг Штайнфельд; Пьер Гербер; Том Вассенаар; Винсент Кастель; Маурисио Росалес; Сис де Хаан (2006). «Длинная тень домашнего скота: экологические проблемы и возможности» . Продовольственная и сельскохозяйственная организация Объединенных Наций . Проверено 25 октября 2012 года .
  12. Перейти ↑ Sparks, DL (2003). Химия почв окружающей среды . Академическая пресса. ISBN 0126564469. OCLC  693474273 .
  13. ^ Mossor-Pietraszewska, Тереза (2001). «Влияние алюминия на рост и метаболизм растений» (PDF) . Acta Biochimica Polonica . 48 (3): 673–686. DOI : 10,18388 / abp.2001_3902 . PMID 11833776 .  
  14. ^ Delhaize, Эммануэль (1995). «Токсичность и переносимость алюминия в растениях» . Физиология растений . 107 (2): 315–321. DOI : 10.1104 / pp.107.2.315 . PMC 157131 . PMID 12228360 .  
  15. ^ Халинг, RE; Simpson, RJ; Кульвенор, РА; Lambers, H .; Ричардсон, AE (22 декабря 2010 г.). «Влияние кислотности почвы, прочности почвы и макропор на рост и морфологию корней многолетних трав, различающихся по кислотостойкости» . Растения, клетки и окружающая среда . 34 (3): 444–456. DOI : 10.1111 / j.1365-3040.2010.02254.x . ISSN 0140-7791 . PMID 21062319 .  
  16. ^ Хорн, Джеймс Э .; Калевич, Александр Э .; Филимонова, Мария В. (1996-05-03). «Влияние кислотности почвы на начальный рост и развитие пшеницы». Журнал устойчивого сельского хозяйства . 7 (2–3): 5–13. DOI : 10.1300 / j064v07n02_03 . ISSN 1044-0046 . 
  17. ^ Роэм, WJ; Берендсе, Ф (2000-02-01). «Кислотность почвы и соотношение питательных веществ как возможные факторы, определяющие изменения в видовом разнообразии растений в сообществах пастбищ и вересковых пустошей». Биологическая консервация . 92 (2): 151–161. DOI : 10.1016 / S0006-3207 (99) 00049-X .
  18. ^ а б Б. Дэвис; Н. Уокер; Д. Болл; А. Слесарь. Воздействие кислых почв в Виктории: отчет . Рутерглен, Вик. ISBN 1741062462. OCLC  1034691965 .
  19. ^ Холлиер, Кэрол; Рид, Майкл (апрель 2005 г.). «Кислые почвы» (PDF) . ISSN 1329-8062 .  
  20. ^ «Что такое кислотный дождь: советы по защите растений от повреждения кислотным дождем» . Ноу-хау в садоводстве . Проверено 15 марта 2020 .
  21. ↑ Джорис, Хелио Антонио Вуд; Кайрес, Эдуардо Фаверо; Бини, Анджело Рафаэль; Шарр, Данило Аугусто; Халиски, Адриано (14 августа 2012 г.). «Влияние кислотности почвы и водного стресса на урожайность кукурузы и сои при нулевой обработке почвы». Растение и почва . 365 (1–2): 409–424. DOI : 10.1007 / s11104-012-1413-2 . ISSN 0032-079X . 
  22. ^ Вортманн, Чарльз С. (2015-06-15). Стратегии управления для снижения скорости закисления почвы . Расширение кооперативов, Институт сельского хозяйства и природных ресурсов, Университет Небраски-Линкольн. OCLC 57216722 . 
  23. ^ «Воздействие кислотных дождей на лесные почвы начинает обратное» . www.usgs.gov . Проверено 6 апреля 2019 .

Дальнейшее чтение [ править ]

  • Фенн, штат Мэн; Хантингтон, Т. Г.; McLaughlin, SB; Eagar, C .; Gomez, A .; Кук, РБ (2006). «Состояние подкисления почв в Северной Америке» (PDF) . Журнал лесоводства . 52: 3–13. Архивировано из оригинального (PDF) 20 октября 2011 года . Проверено 13 января 2019 . Истощение запасов кальция является основным механизмом кислотных отложений в восточной части Северной Америки.