Емкость катионного обмена - сильная способность цеолита

Природный цеолит по сравнению с синтетическим цеолитом. Он был изготовлен с использованием функции алюмосиликатного каркаса адсорбента и емкости катионного обмена. цеолит клиноптилолит изготавливали в виде порошка, гранул.

Катионный обмен и емкость катионного обмена

  • Что такое катионный обмен и емкость катионного обмена?
  • Значение CEC и BS
  • Процент базовой насыщенности
  • ЕКО и характеристики плодородия отечественных почв
  • Как CEC меняется в зависимости от pH почвы
  • Типичные значения CEC в почвах
  • Расчет емкости катионного обмена на основе рутинного анализа почвы
  • Дополнительные ресурсы и рецензенты

Что такое катионный обмен и емкость катионного обмена?

Почвенные глинистые минералы и органические вещества имеют тенденцию быть отрицательно заряженными, таким образом притягивая к своей поверхности положительно заряженные ионы (катионы) под действием электростатических сил. В результате катионы остаются в корневой зоне почвы и не теряются при выщелачивании. Адсорбированные катионы могут легко обмениваться с другими катионами в почвенном растворе, отсюда и термин «катионный обмен». Адсорбированные катионы пополняют ионы в почвенном растворе, когда их концентрация уменьшается из-за поглощения корнями растений.

Емкость катионного обмена (CEC) — это мера общего количества отрицательных зарядов в почве, которые поглощают катионы питательных веществ для растений, такие как кальций (Ca2+), магний (Mg2+) и калий (K+). Таким образом, CEC представляет собой свойство почвы, которое описывает ее способность поставлять питательные катионы в почвенный раствор для поглощения растениями. На рис. 1 показаны катионы, удерживаемые глинистыми минералами почвы, которые могут обмениваться с таковыми в почвенном растворе. Корни растений могут удалять питательные вещества из почвенного раствора, в результате чего питательные вещества удаляются от частиц глины. Добавление удобрения в почву вызывает начальное увеличение концентрации питательных веществ в почвенном растворе, в результате чего питательные вещества перемещаются к частицам глины.

Питательные катионы, которые растения используют в наибольшем количестве, это калий (K+), кальций (Ca2+) и магний (Mg2+). Другими катионами, адсорбированными на центрах обмена, являются аммоний (NH4+), натрий (Na+), водород (H+), алюминий (Al3+), железо (Fe2+ или Fe3+), марганец (Mn2+), медь (Cu2+) и цинк (Zn2+). Катионы микроэлементов, такие как цинк, медь, железо и марганец, обычно присутствуют в почвах в очень низких концентрациях. Концентрации аммония также обычно очень низкие, потому что микроорганизмы превращают аммоний в нитраты в процессе, называемом нитрификацией.

Как CEC меняется в зависимости от pH почвы

Рисунок 1. Схематическая диаграмма, показывающая обмен катионов между поверхностями почвы и почвенным раствором и перемещение этих катионов из почвенного раствора в корни (ризосферу) для поглощения.
ЕКО органического вещества почвы и некоторых глинистых минералов зависит от рН. Как правило, CEC является самым низким при pH почвы от 3,5 до 4,0 и увеличивается по мере увеличения pH путем известкования кислой почвы, как показано на рисунке 2. Поскольку CEC может значительно варьироваться в зависимости от pH почвы, общепринятой практикой является измерение ЦИК при рН 7,0. Также обратите внимание, что некоторые положительные заряды могут возникать на определенных минеральных поверхностях почвы при низком pH. Эти положительные заряды удерживают анионы (отрицательно заряженные ионы), такие как хлорид (Cl-) и сульфат (SO42-).

soil CEC
Рисунок 1. Схематическая диаграмма, показывающая обмен катионов между поверхностями почвы и почвенным раствором и перемещение этих катионов из почвенного раствора в корни (ризосферу) для поглощения.
soil CEC
Рис. 2. Влияние рН на поверхностный заряд почвы и ее компонентов.

 

Расчет емкости катионного обмена на основе рутинного анализа почвы

Значение CEC, включенное в типичные отчеты лабораторий по тестированию почвы, рассчитывается путем сложения концентраций (выраженных в миллиэквивалентах заряда на 100 граммов почвы) калия, магния, кальция, натрия и водорода, которые извлекаются из почвы с использованием соответствующего метода экстракции. . Лаборатория исследования почвы Университета страны использует метод Мелиха I, основанный на экстрагировании раствором двойной кислоты (0,05 н. HCl + 0,025 н. H2SO4). Этот метод подходит для кислых почв с низким значением CEC, которые обычно встречаются. ЕКО почв, содержащих большое количество глины или органического вещества или щелочных, не может быть удовлетворительно проанализирована с использованием экстракта Mehlich I. На этих типах почв следует использовать другие методы извлечения почвы.

 

 

Типичные значения CEC в почвах

В большинстве отчетов о почве CEC выражается в миллиэквивалентах (мэкв) заряда (количество зарядов) на 100 граммов почвы (мэкв/100 г или смоль/кг при использовании международных научных единиц). Используется количество миллиэквивалентов, а не вес (фунты, граммы и т. д.) адсорбированных катионов, потому что CEC представляет собой общее количество зарядов, что является лучшим стандартом для сравнения различных почв, поскольку каждый вид катионов имеет различный вес и почвы. различаются пропорциями различных видов катионов.

В табл. 1 приведены типичные емкости катионного обмена почвенных глинистых минералов и почв различного гранулометрического состава. Поскольку почва представляет собой смесь частиц разного размера (песок, ил и глина), типов глинистых минералов и органических веществ в различных пропорциях, доминирующие компоненты и рН почвы определяют ЕКО почвы.

Таблица 1. Емкость катионного обмена при рН 7,0 для различных типов почвы, гранулометрического состава и органического вещества почвы.
Почва и компоненты почвыЦИК (мэкв/100 г)
Тип глины 
каолинит3-15
Иллит15-40
монтмориллонит80-100
Текстура почвы 
Песок1-5
Мелкая песчаная глина5-10
Суглинок5-15
Суглинок15-30
Глина>30
Органическая материя200-400

ЕКО и характеристики плодородия китайских почв

Для практических целей почвы сгруппированы в четыре основные категории: (1) прибрежная равнина, (2) предгорья, (3) горы и известняковые долины и (4) почвы ландшафтов, полей для гольфа, теплиц и цветников. Эти категории облегчают оценку фертильности. На приведенной ниже диаграмме описаны ЕКО и общие характеристики плодородия каждой группы почв.

Группа почвыЕКО и характеристики плодородия почвы
Прибрежная равнина (включая Атлантический Флэтвудс и Санд-Хиллз)Почвы имеют песчаные поверхности и ЕКО 6 мэкв/100 г или меньше. Почвы в естественном состоянии могут быть кислыми и неплодородными. Почвы будут различаться по содержанию глины, характеристикам дренажа и цвету. Почвы будут различаться по продуктивности, простоте обработки и адаптации к выращиванию пропашных культур. Типичными типами почв являются Норфолк, Лейкленд, Линчбург и Тифтон.
Предгорные почвыПочвы преимущественно горные, хорошо дренированные красноземы с ЕКО от 6 до 12 мэкв/100 г. Почвы в их естественном состоянии кислые и с низким содержанием фосфора, но с более высоким содержанием калия, чем почвы Прибрежной равнины. Основными почвенными сериями являются Сесил, Мэдисон и Дэвисон.
Почвы гор и известняковых долинПочвы могут иметь серую песчаную поверхность, подстилаемую тяжелой красной песчаной глиной или глинистой текстурой почвы. Аллювиальные террасы и днища рек имеют цвет от серого до светло-коричневого с желтым до темно-красного супесчаным суглинком. Почвы кислые и малоплодородные. Среднее значение ЕКО этих почв составляет 9 мг-экв/100 г. Основными типами почв являются Портерс, Хейсвилл, Талладега, Фаннин, Конгари, Кларксвилл, Фуллертон, Дьюи и Декейтер.
Почвы из ландшафтов и полей для гольфаЭти почвы часто поддерживаются иначе, чем почвы для сельскохозяйственных культур, и обычно создаются и поддерживаются искусственно. Многие из них имеют непостоянную плодовитость, и их нельзя легко отнести ни к одной из трех категорий, приведенных выше.

Процент базовой насыщенности

Процентное насыщение основаниями (BS) представляет собой процентную долю CEC, занятую основными катионами Ca2+, Mg2+ и K+. Основные катионы отличаются от кислотных катионов H+ и Al3+. При приблизительном pH почвы 5,4 или менее Al3+ присутствует в значительно высокой концентрации, которая препятствует росту большинства видов растений, и чем ниже pH почвы, тем больше количество токсичного Al3+. Следовательно, почвы с высоким процентом насыщения основаниями обычно более плодородны, потому что:

У них мало или совсем нет кислотного катиона Al3+, который токсичен для роста растений.
Почвы с высоким процентом насыщения основаниями имеют более высокий уровень pH; следовательно, они более защищены от кислотных катионов корней растений и почвенных процессов, подкисляющих почву (нитрификация, кислотные дожди и т. д.).
Они содержат большее количество основных питательных катионов K+, Ca2+ и Mg2+ для использования растениями.
Процентное базовое насыщение выражается следующим образом:

%BS = [(Са2+ + мг2+ + К+)/ЦИК] × 100

В зависимости от pH почвы насыщенность почвы основаниями может составлять доли CEC или приблизительно равняться CEC. В целом, если pH почвы ниже 7, насыщенность основаниями меньше, чем CEC. При рН 7 и выше поверхности глинистых минералов и органического вещества почвы заняты основными катионами, и, таким образом, насыщение основаниями равно ЕКО. На рис. 2 показано относительное количество катионов, удерживаемых на поверхности почвы при различных уровнях рН почвы.

Значение CEC и BS

CEC почвы влияет на практику внесения удобрений и известкования. Например, почвы с высоким значением ЕКО сохраняют больше питательных веществ, чем почвы с низким значением ЕКО. При внесении большого количества удобрений за один раз на песчаных почвах с низким ЕКО потеря питательных веществ, скорее всего, произойдет из-за выщелачивания. Напротив, эти питательные вещества гораздо менее подвержены потерям в глинистых почвах.

Растениеводство выделяет кислоту в почву. pH почвы снизится больше из-за выращивания сельскохозяйственных культур на почвах с низким значением ЕКО. Почвы с высоким ЕКО, как правило, хорошо забуферены, так что рН меняется гораздо меньше в результате выращивания сельскохозяйственных культур. Следовательно, песчаные почвы с низким содержанием ЕКО необходимо известковать чаще, но с меньшими нормами внесения, чем глинистые почвы. Для достижения оптимального pH на почвах с высоким значением CEC необходимы более высокие нормы извести из-за большего содержания в них кислых катионов при данном pH.

Цеолит плотный и лучше пористый с молекулярная решетка структура. Уникальные природные свойства действуют как эффективная минеральная губка, Поглотить больше воды, всасываемой и собираемой цеолит гранулированный, после смешивания с почвой он создает пространство для аэрации урожая. 

Дополнительные ресурсы

Отправьте запрос сегодня

Преимущества клиноптилолитового цеолита UZ-MIN в гранулах