Вбирна здатність, кислотність і лужність ґрунтів (стр. 2 из 3)
Загальну кількість всіх обмінних катіонів, крім Н+ і Al3+, називають сумою обмінних катіонів.
Залежно від наявності у складі ГВК іонів водню і алюмінію грунти поділяють на насичені (Н+ і Al3+ не містять) і ненасичені основами. Ступінь насиченості ГВК основами виражають у процентах (від 0 до 100). Чим вищий ступінь насиченості ґрунту основами, тим вища його родючість. Насиченими на території України є чорноземи і каштанові ґрунти, ненасиченими – дерново-підзолисті і сірі лісові.
4. Екологічне значення вбирної здатності ґрунту
Явище вбирання частками ґрунту на своїй поверхні різних речовин має важливе значення в процесі ґрунтоутворення, у формуванні його родючості.
Вбирна здатність ґрунту забезпечує і регулює поживний режим ґрунту, сприяє накопиченню елементів мінерального живлення рослин. Сума обмінних катіонів – один з основних показників характеристики ґрунту, його природної родючості. При внесенні в грунт органічних і мінеральних добрив колоїди ґрунту вбирають (накопичують) у верхньому шарі ґрунту поживні елементи для рослин.
Вбирна здатність ґрунту регулює реакцію ґрунту та її водно-фізичні властивості. Органічні кислоти, які надходять у грунт (продукти життєдіяльності мікроорганізмів і рослин), і кислоти, які синтезуються в ґрунті, частково нейтралізуються вільними основами, а частково (у вигляді Н+) вбираються ГВК. При цьому активна кислотність ґрунтового розчину зменшується. Коагуляція і пептизація, які відбуваються в результаті зміни складу увібраних катіонів, зумовлюють структурний або безструктурний стан ґрунтової маси. Структурні ґрунти мають високі водопроникність і вологоємкість, низьку водопідіймальну здатність. Безструктурні ґрунти, навпаки, мають погані водно-фізичні властивості, а саме низьку водопроникненість, малу вологоємкість. У безструктурних ґрунтах мало повітря. Їх частки легко піднімаються вітром і переносяться на великі відстані. На таких ґрунтах часто бувають пилові бурі.
5. Ґрунтовий розчин
Основні процеси ґрунтоутворення відбуваються лише при наявності вільної води. Ґрунтова волога є тим середовищем, в якому відбуваються процеси синтезу і розкладання органічних речовин, міграція і акумуляція хімічних елементів, різноманітні хімічні реакції, коагуляція, пептизація тощо. Багато речовин міститься у воді в розчиненому стані. Тому ґрунтову вологу називають ґрунтовим розчином.
Хімічний склад і значення ґрунтового розчину в ґрунтоутворенні вивчав відомий ґрунтознавець С.О.Захаров. Виходячи з того, що ґрунтовий розчин відіграє дуже велику роль в ґрунтоутворенні і живленні рослин, Г.М.Висоцький дійшов висновку:”Вода в ґрунті – все одно, що кров в організмі”.
Ґрунтовий розчин – найактивніша частина ґрунту. Він постійно перебуває в стані динамічної рівноваги з твердою фазою і повітрям ґрунту.
Більша частина хімічних сполук перебуває в ґрунтовому розчині у вигляді іонів. Основними катіонами ґрунтового розчину є Ca2+, Mg2+, Na+, K+, NH4+, H+. В незначній кількості містяться рідкісні та розсіяні елементи, а саме: Cu2+, Pb2+, Zn2+, Ni2+, Co2+ та ін. В засолених ґрунтах багато Na+, Mg2+, Sr2+ і B3+.
Основними аніонами ґрунтового розчину є (НСО3)-, (NO2)-, (NO3)-, (PO4)3-, (SO4)2-, Cl- та ін. У незасолених ґрунтах переважає бікарбонат-іон, а в засолених – хлор- і сульфат-іон.
Крім мінеральних сполук у ґрунтовому розчині містяться водорозчинні органічні сполуки: органічні кислоти, фульвокислоти, амінокислоти, цукри, спирти та ін.
Концентрація розчинених речовин визначає величину осмотичного тиску ґрунтового розчину. Осмотичний тиск незасолених грунтів не перевищує 2-3 атмосфери. У посушливі періоди, коли концентрація грунтового розчину підвищується, підвищується і осмотичний тиск, при зволоженні грунту – знижується. У засолених ґрунтах осмотичний тиск ґрунтового розчину досягає 10 атм і більше.
Величина осмотичного тиску впливає на засвоєння води корінням рослин. Якщо осмотичний тиск ґрунтового розчину більший, ніж тиск клітинного соку, то надходження води в кореневі волоски припиняється, незважаючи на значний вміст вільної води в ґрунті. В цьому разі рослина гине від фізіологічної посухи.
6. Кислотність ґрунтів
Від складу і концентрації речовин, розчинених в ґрунтовому розчині, залежить його активна реакція. Реакція ґрунтового розчину зумовлюється наявністю і співвідношенням в ньому водневих (Н+) і гідроксильних (ОН-) іонів. Величину активної реакції виражають в одиницях рН – десятичний логарифм концентрації Н+-іонів з від’ємним знаком. Отже, рН = -lg[H+].
Вода в звичайних умовах в незначній кількості дисоціює, тобто розпадається на іони Н+ і ОН-. Концентрація їх незначна. Добуток концентрації [H+]×[ОН-] = 10-14. В ідеально чистій воді концентрація цих іонів однакова: [H+]×[ОН-] = 10-7.
Збільшення концентрації іонів Н+ (доливання кислоти) зумовлює кислу реакцію розчину [H+]> 10-7. Збільшення концентрації основ підвищує концентрацію іонів ОН- Розчин набуває лужної реакції [ОН-]> 10-7.
В нейтральних розчинах, в яких [H+] = [ОН-] = 10-7, величина рН = 7, в кислих – менша 7, в лужних – більша 7. Рн ґрунтових розчинів коливається в межах від 3 до 9.
Залежно від стану іонів Н+ розрізняють актуальну і потенційну кислотність.
Актуальна кислотність (рНв или рНН2О) зумовлена наявністю в ґрунтовому розчині вільних іонів Н+. Її величину (рН) визначають у водних витяжках.
Потенціальна кислотність зумовлена наявністю в ГВК увібраних іонів Н+ і Аl3+, які знаходяться в твердій фазі ґрунту. Іони алюмінію підкислюють розчин внаслідок гідролізу солей алюмінію.
AlCl3+ 3H2O®Al(OH)3+ 3HCl
За способом визначення потенційної кислотності виділяють обмінну і гідролітичну кислотності.
Обмінна кислотність (рНKCl або рНс) – концентрація іонів водню, витіснених з дифузного шару колоїдної міцели катіонами нейтральних солей. Для визначення обмінної кислотності використовують 1.0 н. розчин KCl(рН близько 6,0).
Гідролітична кислотність (Нг). Іони водню утримуються колоїдною часткою дуже міцно і при обміні з катіонами нейтральної солі повністю не витісняються. Якщо діяти на грунт гідролітично лужною сіллю (солі з сильною основою і слабким кислотним залишком), то відбудеться майже повне витіснення увібраних іонів водню. Для визначення гідролітичної кислотності використовують ІМ розчин CH3COONa (рН близько 8,2).
Кисла реакція ґрунтів несприятлива для більшості культурних рослин і корисних мікроорганізмів. Вона негативно впливає на процес формування родючості ґрунтів. Кислі ґрунти мають погані фізичні властивості. Через відсутність основ органічна речовина в цих ґрунтах не закріплюється, вони бідні на поживні елементи, не містять хлоридів, сульфатів, карбонатів, їх грантова маса погано оструктурена. Отже, ступінь кислотності ґрунтів є важливим показником під час оцінки генетичної і виробничої якості ґрунту.
За величиною рН ґрунти поділяють на сім агровиробничних груп (таблиця 2).
Таблиця 2
Агровиробничі групи ґрунтів за величиною рН
| рН | Група грунтів | Тип ґрунтів |
| < 4,5 | Сильнокислі | Болотні, болотно-підзолисті, підзолисті, червоноземи, тропічні |
| 4,5 – 5,5 | Кислі | Підзолисті, дерново-підзолисті, червоноземи, тропічні |
| 5,5 – 6,5 | Слабокислі | Підзолисті, дерново-підзолисті, сірі лісові, червоноземи, тропічні |
| 6,5 – 7,0 | Нейтральні | Сірі лісові, чорноземи |
| 7,0 – 7,5 | Слабколужні | Чорноземи південні, каштанові |
| 7.5 – 8.5 | Лужні | Солонці, солончаки |
| > 8,5 | Сильнолужні | Содові солонці, солончаки |
Кожна агровиробнича група потребує певних меліоративних заходів. Для нейтралізації надлишкової кислотності проводять вапнування ґрунтів. Дозу вапна розраховують за гідролітичною кислотністю орного горизонту. Внесена доза вапна має повністю нейтралізувати увібрані Н+ і AL3+. Якщо 20-сантиметровий шар ґрунту має щільність 1.3 г/см3, його маса на площі 1 га становитиме 2600т. Встановлено, що для нейтралізації 1 г-екв гідролітичної кислотності на 100 г ґрунту на 1 га слід вносити 1.3 т СаСО3. Проте в грунт вносять не повну дозу вапна, а певну її частину залежно від біологічних особливостей культурних рослин.
7. Лужність ґрунтів
Лужна реакція ґрунтових розчинів може бути зумовлена різними сполуками: карбонатами, гідрокарбонатами хлоридами і сульфатами лужних і лужноземельних металів, гуматами натрію, силікатами та іншими сполуками. Основну роль при цьому відіграють гідролітично лужні солі слабких кислот, а саме: карбонати натрію і калію, карбонати кальцію і магнію.
Розрізняють актуальну (активну) і потенціальну лужність.
Актуальна лужність зумовлена наявністю в ґрунтовому розчині гідролітично лужних солей, під час дисоціації яких утворюється значна кількість гідроксильних іонів. Лужність ґрунту визначають титруванням водної витяжки в присутності різних індикаторів і виражають в міліграм-еквівалентах на 100г ґрунту.
Потенціальна лужність проявляється у ґрунтах, які містять увібраний натрій. При дії на грунт вугільною кислотою увібраний ГВК натрій зміщується іонами Н+. В ґрунтовому розчині утворюється сода, яка підвищує лужну реакцію:
Висока лужність несприятлива для росту і розвитку більшості сільськогосподарських рослин. Лужні ґрунти мають низьку родючість, несприятливі фізичні властивості і хімічний склад. Вони, як правило, тверді, зцементовані, безструктурні, у вологому стані в’язкі, липкі, водонепроникні.
Меліорація лужних ґрунтів проводиться внесенням гіпсу (гіпсування) та інших солей (кальцієва селітра сульфат заліза), піритні недогарки). При цьому відбувається заміщення обмінного натрію на кальцій.
Сульфат натрію, який при цьому утворюється, потрібно вимити прісною водою в нижні горизонти. При внесенні гіпсу також відбувається нейтралізація соди, яка є найшкідливішою сполукою в засолених грунтах.