Реакция почвенного раствора зависит не только от размеров обменной и гидролитической кислотности, но и от степени насыщенности почвы основаниями. Сумма поглощенных оснований показывает общее содержание катионов оснований (Са +, Mg2+, К+, Na+, NH4 и т.д.) в почвенном поглощающем комплексе (ППК). При сопоставлении значений суммы поглощенных оснований и гидролитической кислотности можно сделать предположение о степени кислотности почв. Этот показатель необходим для расчета емкости катионного обмена и степени насыщенности почв основаниями. Сумму обменно-поглощенных катионов кальция, магния, калия и натрия называют суммой обменных оснований (S).
Глино-гумусовый комплекс может связывать как основания, полезные для питания растений (катионы Са2+, Mg2+, К+, Na), так и ионы Н+ и А13+. Степень насыщенности основаниями (V) вычисляется как отношение суммы обменных оснований к общей емкости катионного обмена, выраженное в процентах. В зависимости от соотношения почвы делят на насыщенные (V> 80%) и ненасыщенные (V=" 50-70%) основаниями.
Лучшими считаются почвы, насыщенные основаниями, например, черноземы с высоким содержанием Са2+ и Мg2+. Они имеют нейтральную или слабощелочную реакцию. В таких почвах органические и минеральные коллоиды сохраняются и накапливаются, что способствует увеличению общей емкости поглощения катионов.
Преобладающее содержание ионов Н+ и А13+ в почвенном поглощающем комплексе (ППК) обуславливает высокую кислотность почвы и со временем приводит к разрушению минералов. Емкость поглощения катионов уменьшается, ухудшается структура. В таких почвах создается неблагоприятный водно-воздушный режим, на поверхности постепенно образуется корка.
Определение степени насыщенности почвы основаниями позволяет более точно решить вопрос об очередности и необходимости известкования. Этот показатель характеризует относительное место гидролитической кислотности в ППК. Может быть так: два участка почвы имеют одинаковую гидролитическую кислотность, но степень насыщенности основаниями разная, тогда потребность, и очередность в известковании разные
Степень насыщенности основаниями используется при определении нуждаемости почв в известковании. При V более 80% известкование проводить не нужно, при V менее 50% — потребность в нем высокая, в промежутке — средняя и слабая.
Соотношение катионов калия, магния и кальция влияет на потенциальную структуру почвы. Кальций делает структуру почвы рыхлой; он удерживает частицы глины на расстоянии друг от друга и действует как связующее вещество между глиной и органическим веществом. Магний действует аналогичным образом, но не является связующим элементом между органическим веществом и песком или глинистыми частицами. Слишком большое количество калия и натрия приводит к поверхностному уплотнению почвы. Оптимальная структура это идеальный баланс ионов Ca, Mg и K, связанных с глиной и гумусом. Этот баланс определяет какое удобрение требуется для улучшения почвы. Например, если в почве превышено содержание кальция и не хватает магния, то для улучшения структуры почвы необходимо использовать удобрения, содержащие магний. Если же наоборот есть нехватка кальция и избыток магния, то желаемый результат даст применение известковых удобрений.
Меньшая доля катионов Ca+ и большая Mg+ не вызовет больших проблем напрямую. Магний удерживает частицы глины на расстоянии, как и кальций, но он связывается с органическим веществом. Однако слишком большое количество K+ делает почву восприимчивой к поверхностному уплотнению. Слишком малое количество K+, в свою очередь, приводит к снижению урожайности. Состояние почвы ухудшается и при избыточной доле Na+ в составе обменных катионов: усиливается разрушение почвенной структуры, возрастет распыленность. Из-за уменьшения пористости, особенно некапиллярной, снижается скорость фильтрации воды вплоть до полной водонепроницаемости.
Один из факторов влияющих на плодородие почвы это способность почвы к катионному обмену. Высокая способность означает, что почва может содержать много питательных веществ, необходимых растениям. При низком показателе питательные вещества не связаны частицами гумуса и глины, поэтому легко вымываются из почвы и уходят под пахотный слой.
При оценке способности почвы к катионному обмену учитываются три фактора: емкость катионного обмена (ЕКО), насыщенность питательными веществами и соотношение между катионами химических элементов в почве.
Емкость катионного обмена (емкость поглощения) — общее количество катионов одного рода, которое может быть вытеснено из почвы. Чем показатель выше, тем почва плодороднее. Помимо минералогического и гранулометрического состава почвы, на ЕКО влияет содержание органических веществ, то есть значение в основном зависит от доли глины и гумуса в почве. Показатель также повышается при увеличении pH участка.
На кислых почвах катионы водорода, алюминия, марганца и железа вытесняются из ППК внесением извести. При этом отрицательно влияющие на растения катионы в ППК замещаются кальцием, что позволяет считать его стражем почвенного плодородия
Используя степень насыщенности основаниями рассчитывается один из важнейщих показателей плодородия почвы - буферная способность почвы.
Буферность почвы это способность противостоять изменению реакции среды. Буферность характеризуется величиной емкости катионного поглощения, составом поглощенных катионов и катионо-анионным составом почвенного раствора. Показатель используется для расчета оптимальных доз, форм, сроков и способов внесения удобрений и мелиорантов под сельскохозяйственные культуры. Чем выше значение ЕКО, тем выше буферность почвы.
Буферность почв проявляется также в устойчивости к временному изменению концентрации почвенного раствора, вызванному недостатком влаги, неравномерным или периодическим внесением удобрений и мелиорантов. Почвы с высокой буферностью, ЕКО и разнообразным составом поглощенных ионов легко удерживают в поглощенном состоянии максимально допустимые разовые дозы мелиорантов и удобрений без значительного повышения концентрации почвенного раствора.
Малобуферные и малоемкие почвы не могут без увеличения концентрации почвенного раствора и роста потерь элементов от вымывания удерживать большие разовые дозы мелиорантов и удобрений, поэтому на таких почвах удобрения вносят дробно.