過量的可交換鈉的存在會逆轉(zhuǎn)聚集過程并導(dǎo)致土壤團(tuán)聚體分散成其組成的單個土壤顆粒。這被稱為反絮凝,發(fā)生在含鈉土壤中。
發(fā)生反絮凝是因?yàn)榕c鈣和鋁的多價陽離子不同,鈉是一價的。當(dāng)鈉吸附在帶負(fù)電的粒子上時,它只能附著在一個粒子上,因此與鈣和鋁不同,它不能在附著的粒子和附近的粒子之間形成橋梁。這意味著這兩個顆粒將相互排斥并形成分散的土壤條件。
結(jié)果是建立了被鈉飽和的分散土壤顆粒的緊密排列。一般來說,鈉土中的大孔隙度大大降低,水的入滲減慢到接近于零。當(dāng)潮濕的鈉質(zhì)土壤滲透和排水不良時,當(dāng)它干燥時變得非常堅硬。
與其他可交換陽離子相比,高鈉含量引起的主要問題是土壤的物理性質(zhì)。在表層土壤中,這種陽離子比例的不平衡導(dǎo)致土壤結(jié)構(gòu)不良。這可以通過表層土壤結(jié)皮或干燥時土壤凝結(jié)成大塊來證明。因此,幼苗發(fā)芽和植物生長是有問題的。
表土中幾乎沒有穩(wěn)定劑(例如腐殖質(zhì)、粘土或倍半氧化物)的鈉質(zhì)土壤最終會在強(qiáng)降雨或灌溉周期中因小溪和溝壑侵蝕而遭受侵蝕性土壤流失。
這是因?yàn)橛捎谕寥澜Y(jié)構(gòu)差,取水通常很慢。在淤泥和粘土顆粒大小部分含量高的土壤中尤其如此。在底土中,隨著時間的推移,土壤堿度會導(dǎo)致對水和空氣的滲透性降低以及土壤排水不良。
在澳大利亞東南部的許多棉花種植區(qū),大量的可交換鈉在交換復(fù)合物中占主導(dǎo)地位。在 0.90-1.0 m 的深度尤其如此。造成這種情況的原因是,由于大部分棉花產(chǎn)區(qū)位于干旱和半干旱地區(qū),因此鈉浸出的過程不完整。
根據(jù)定義,相對于其他可交換陽離子(即鈣、鎂和鉀),含鈉土壤含有高水平的鈉。當(dāng)可交換鈉百分比 (ESP) 為 6% 或更高時,土壤被認(rèn)為是“鈉”??山粨Q鈉百分比 (ESP) 計算如下:
ESP = 可交換 {(Na)/(Ca + Mg + K + Na)} x 100
在澳大利亞,ESP 大于 6% 的土壤被認(rèn)為是鈉鹽。然而,根據(jù)粘土類型,在較高或較低的 ESP 下可能會出現(xiàn)土壤分散問題。
| 可交換 | 分類 | 非鈉 | 蘇迪克 | 中等 鈉鹽 | 強(qiáng)蘇迪克 | 非常強(qiáng)烈的蘇迪克 |
| 鈉 | 百分比 | <6 | 6-10 | 10-15 | 15-25 | 25 |
此外,如果土壤溶液中的鹽濃度非常低,那么低至 2 的 ESP 值會導(dǎo)致土壤結(jié)構(gòu)問題。當(dāng)水中可溶性鈉與鈣和鎂離子的比例很高時,這是灌溉地區(qū)的一個問題。該比率表示如下,稱為鈉吸附比率(即 SAR)。
SAR = 可交換 {(Na)/(Ca + Mg) -0.5 }
為了抵消過量鈉對交換復(fù)合物的影響并重新啟動土壤聚集過程,需要將鈣重新引入土壤溶液中。
這通過應(yīng)用石膏來實(shí)現(xiàn)。這是因?yàn)槭?(CaSO 4 .2H 2 O) 中的鈣 (Ca 2+ ) 在交換位點(diǎn)上置換了鈉 (Na + )。反過來,鈉與硫酸鹽 (SO 4 2- ) 反應(yīng)形成 (Na 2 SO 4 ),這是一種從土壤中浸出的高度水溶性物質(zhì)。
石膏的添加導(dǎo)致鈉的去除和交換位點(diǎn)上的鈣的替代,這減少了反絮凝并允許顆粒自然聚集,最終恢復(fù)良好的土壤結(jié)構(gòu)。當(dāng)土壤結(jié)構(gòu)因高鈉而惡化時,石膏非常有用。