Почвенные растворы. 
Почвоведение

Наряду с суспензиями и коллоидами в почве существуют и молекулярные растворы, являющие собой высшую степень дисперсности. Изучение этих последних представляет огромный интерес и в то же время сопряжено с большими трудностями.

С давних пор делались многочисленные попытки получения растворов из почвы в том виде, как они находятся в последней, но почти все эти попытки в большей или меньшей степени неудовлетворительны.

Еще Эйхгорн¹ для получения почвенного раствора пробовал применять такой прием: он насыщал воздушно-сухую почву водой, держал эту насыщенную водой почву десять дней, затем прибавлял к ней еще такое же количество воды и, после встряхивания, фильтровал. При этом он считал, что полученная им концентрация раствора была вдвое меньше той, которую имел настоящий почвенный раствор.

В сущности говоря, метод Эйхгорна представлял одну из разновидностей метода водных вытяжек, к которым часто прибегали и раньше, и теперь с другими целями. Конечно, водная вытяжка не может дать представления о почвенном растворе по целому ряду причин, на которых мы здесь останавливаться не будем, так как по этому вопросу имеются данные в русской литературе^[1][2].

Несколько отличный от только что описанного способ применялся Вундером^[3], который держал почву, насыщенную водой, четыре недели, при частом встряхивании, а затем отсасывал воздушным насосом часть воды из почвы. Совершенно очевидно, что этим способом извлечь из почвы всю жидкость нельзя.

Оригинальный способ изучения почвенного раствора в последнее время предложил фан-Вийк (см.

список литературы

в конце главы — van Wijk). Однако этот метод страдает теми же недостатками, что и метод Вундера.

Не останавливаясь на попытках судить о почвенных растворах по составу дренажных и лизиметрических вод, так как несомненно, что эти воды по своему составу очень далеки от почвенных растворов, переходим к методам вытеснения почвенных растворов.

Впервые такой метод был предложен Шлезингом старшим¹, который пытался вытеснять из почвы раствор с помощью воды. Для этой цели почва помещалась в стеклянный цилиндр с сетчатым дном, а вода поступала в цилиндр сверху в виде искусственного дождя. В опытах Шлезинга оказывалось, что из песчаной почвы, насыщенной раствором поваренной соли, удается вытеснить часть этого раствора в той же концентрации, которую раствор имел в песке. Однако, если попытаться применить тот же метод к какой-нибудь природной мелкоземистой (глинистой) почве, не насыщенной молекулярной влагой, которою легко насыщается песок в силу своей крупнозернистое™ и слабо выраженной абсорбции, то прилитая вода прежде всего будет насыщать почву до полной молекулярной влагоемкости, благодаря чему произойдет смешивание воды с почвенным раствором.

Метод Ищерекова^[4][5] заключачется в вытеснении почвенного раствора с помощью спирта, но и этот метод не может считаться удачным уже по одному тому, что спирт не является жидкостью индифферентной для почвы, так как он растворяет некоторые составные части почвенного перегноя в большей степени, чем вода.

И действительно, опыты, произведенные в лаборатории покойного проф. Сабанина^[6], показали, что, при вытеснении почвенного раствора спиртом, в растворе оказывается значительно большее количество органического вещества, чем при вытеснении водой.

Метод фан-Зухтелена^[7] заключается в том, что почвенный раствор вытесняется при помощи иараффинового масла при одновременном применении водяного насоса.

Американские исследователи Бриггс и Мак-Лен^[8] предложили два способа добывания почвенного раствора. Один из этих способов заключался в том, что почва подвергалась центрофугированию. Для этой цели была устроена особая центрофута, состоявшая из трех концентрических цилиндров, средний из коих продырявлен мелкими отверстиями. Почва помещается между средними и внутренними цилиндрами и при вращении центрофуги (около 8 тыс. оборотов в минуту) выбрасывает свой раствор через отверстие среднего цилиндра во внешний.

Другой метод состоит в том, что непосредственно в почву на поле вводится Шамберлен-Пастеровский фильтр, с помощью свинцовой трубки сообщающийся с бутылью, из которой выкачан воздух. Для вставления в почву упомянутого фильтра особой трубкой предварительно вынимается объем почвы, точно соответствующий объему фильтра, и в полученное отверстие плотно вставляется фильтр.

Нужно думать, что, кроме того, что оба эти способа дают небольшие количества жидкости, они не в состоянии вытеснить той части раствора, которая находится в связи с молекулярной влагой, так как последняя вместе с растворенными в ней веществами очень сильно удерживается почвенными частицами¹.

Не останавливаясь на попытках определения концентрации почвенного раствора, переходим к новым методам вытеснения, разработанным частью в Зап. Европе, частью у нас. В Европе эти методы разрабатывались одновременно Раманном в сотрудничестве с Мерцом и Бауэром² и фан-Цилем³.

Упомянутые методы заключаются в вытеснении почвенного, раствора с помощью прессов, развивающих большое давление.

Фан-Циль использовал для этой цели пресс, который имел железную доску с бороздкой вокруг и стоком. На этой доске находилось вместилище, в которое можно было положить до 15 килограммов почвы. Почва подвергалась давлению, доходившему до 16 килогр. на 1 кв. см, а на всю поверхность почвы до 5000 килогр. На железную доску постилался кусок ткани, который предохранял почву от непосредственного соприкосновения с железной доской.

Этим путем оказалось возможным из свежей влажной почвы, непосредственно взятой с поля, получить настолько значительное количество раствора, что можно было произвести полный химический анализ последнего.

Для ряда почвенных образцов фан-Циль получил следующие результаты:

• 1 См. между прочим, Cameron. 8-th Intern. Congr. of Appl. Chem. T. XV, p. 43, 49.
• 2 Ramann, E. Marz S. und Bauer, H. Internation. Mitteil. f. Bodenkunde, 6.1,1916.
• 3 Van Zyl, I. P. Journ. f. Landwirsch. Bd. 64, 1916.

Из этих данных видно, прежде всего, что далеко не вся вода, а только небольшая часть ее вытесняется прессом из почвы. Минимум воды, остающейся у суглинистой почвы после ее прессования, достигает 18,6%. Это количество, несомненно, выше того, которое соответствует максимальной гигроскопичности почвы, откуда следует, что и при этом методе далеко не вся молекулярная влага вытесняется из почвы, а, следовательно, не вытесняется и все то, что находится в почвенном растворе. При этом нет и возможности утверждать, что оставшийся в почве раствор имеет ту же концентрацию и тот же состав, как и вытесненный из почвы.

Что касается концентрации получаемых растворов, то она, как видно из цифр предыдущей таблицы, колеблется в довольно широких пределах в зависимости от влажности почвы и ее индивидуальных особенностей.

Здесь уместно будет отметить, на что обращает внимание и сам исследователь, что почвенный раствор даже для одной и той же почвы не может быть одинаковым в различных ее частях, так как взаимоотношение между твердыми частицами почвы и ее жидкой фазой может быть различно даже в пределах одного и того же горизонта почвы, не говоря уже о различных генетических горизонтах. В виду этого желательно брать для исследования несколько (по меньшей мере два) образцов одной и той же почвы в пределах каждого из ее горизонтов.

Фан-Циль произвел химическое исследование растворов, вытесненных из почв, различно удобренных, при чем в одном случае в числе удобрительных туков была едкая известь, а в другом — хлевный навоз. Обе почвы, кроме того, были удобрены суперфосфатом, калийной солью и чилийской селитрой. Аналитические данные показали, что процентное содержание отдельных ингредиентов раствора, вычисленное по отношению к прокаленному остатку, чрезвычайно близко между собой для всех случаев. Цифры получались такие:

Делянка с навозным удобрением

Кроме того, во всех случаях получался небольшой осадок от аммиака, в который входили Fe₂0₃, А1₂0₃, Si0₂, Р₂0₅ и некоторое количество органического вещества.

Позже фан-Циль вместе с Эренбергом¹ расширил свои наблюдения исследованием особого участка Геттингенского опытного поля, почва которого расположена на мергелистом делювиальном суглинке и сама является мергелистой. Почвенные растворы изучались в различных частях этого участка: 1) с минеральным, 2) с зеленым и 3) с навозным удобрением, при чем эти почвы содержали следующие количества влаги:

¹ Ehrenberg, Р. u. van Zyl, I. Р. Internation. Mitteilungen fur Bodenkunde, Bd. VII, H. 3—4, 1917.

Количества полученных растворов и содержание в них плотного прокаленного остатка были таковы:

Это средние величины из двух-трех параллельных для каждого случая проб. На 1 килограмм свежей почвы это составляет:

На 1 килограмм сухой почвы:

В растворах были определены: Si0₂, остаток от аммиака, CaO, MgO, К₂0, Na₂0, S0₃, Cl и С0₂, при чем, в среднем, в литре раствора оказалось, кроме того, 0,160 г N₂0₅ и 0,005 Р₂0₅.

Если состав минеральных веществ выразить в процентах от прокаленного остатка, то получатся такие результаты:

Как видно из приведенных цифр, колебания в процентном содержании некоторых составных частей здесь иногда несколько больше, чем в предыдущем случае, но, в общем, выдерживается та же картина: значительную часть минерального остатка составляют известь, окись натрия и серная кислота, магнезия же и окись калия дают небольшие величины, а еще меньшие величины получаются для кремнезема и полуторных окислов, которые не принадлежат молекулярному раствору, а содержатся в состоянии золей.

Тот же способ вытеснения почвенного раствора применяется на опытном поле Тимирязевской Сельскохозяйственной Академии проф. Дояренко с той только разницей, что почва перед прессованием подвергается пропитыванию вазелиновым маслом. После прессования масло отделяется от раствора с помощью центрофугирования. Описание метода сделано А. Шмуком¹ и Дояренко^[9][10].

Почвенные растворы могут быть нейтральными, щелочными или кислыми, и определение реакции почвенного раствора имеет большое значение и притом не только теоретическое.

[В последнее время большое значение стали придавать еще учету энергии окислительно-восстановительных процессов в почвенных растворах и суспензиях определением так называемого окислительно-восстановительного потенциала. Первые исследования этого рода над почвами принадлежат Ремезову^[11].].

• [1] См. Wunder, Landw. Versuchst. Bd. 3, I860, S. 105.
• [2] Гедройц. Химический анализ почвы, 2-е изд. Ленинград — Москва, 1929. См. так жеГедройц К. Журн. Оп. Агрон. Год VII, 1906 г., кн. 5.
• [3] Wunder. I. с.
• [4] Schloesing. Comptes Rendus de l’Acad. de Sc. T. 63, 1866.
• [5] Ищереков. Журн. On. Агрон., т. VIII, 1907, стр. 147.
• [6] См. Жолцинский И. «Русский Почвовед», № 8—9—10, 1915 г.
• [7] Van Suchtelen F. Н. Journ. f. Landwirth. Bd. 60, 1912.
• [8] Briggs S. and Мс-Lane, U. S. Dep. of. Agric. Bureau of Soils. Bull. № 22, 1903 и № 31,1906. «» ««Science», new ser. T, 20, 1904.
• [9] См. Гедройц, К. Химический анализ почв. Ленинград — Москва, 1929, стр. 505. А. Шмук. Почвенный раствор. Эмульсионный метод выделения. Журнал Оп. Агрономии. T. XXII, 1921—23 г., стр. 87.
• [10] А. Г. Дояренко. К изучению почвенного раствора. I. Методика получения и исследования раствора. Н.-Агр. Журнал 1924 г., ч. I, стр. 577. Из работ по исследованию динамики физических и химических свойств почвенного раствора следует отметить работыТрофимова. Этим же автором сделана попытка подхода к изучению свойств невыдели-мой части почвенного раствора (см.

  список литературы

  ).

• [11] Ремезов Н. П. К познанию окислительных и восстановительных процессов в подзолистой почве. Бюллетень почвоведа, № А—6, 1929. Ремезов Н. П. Zeitschrift f. Pflanzen., Diing, und Bodenkunde. T. A. B. 15 H. 1. 1929.