6.2. Кислотність ґрунтів і оцінка потреби у вапнуванні
Несприятливий вплив підвищеного рівня кислотності ґрунтового середовища на культурну рослинність нейтралізують за допомогою вапнування. Це відбувається унаслідок того, що Ca2+ витісняє із ҐВК обмінні іони Гідрогену (Н+) та Алюмінію (Al3+), а карбонатні іони (CO32−) – Гідроген-іони, як витіснені із ҐВК, так і ті, що з’являються у розчині у процесі гідролізу Алюмінію. Отже, Ca2+, насичуючи ҐВК, нейтралізує тверді фази ґрунту, а карбонат-іон − кислотність твердої фази.
Взаємодію кислого ґрунту з вапном можна відобразити у вигляді такої схеми:
Ґр. = 2H+ + CaCO3 → Ґр. = Ca2+ + CO2 + H2O
Потреба ґрунтів у вапнуванні (ПҐВ) не є науковим терміном, загалом його використовують як робочий. В агрономічній практиці під ПҐВ розуміють кількість вапна, яке необхідно внести у ґрунт для одержання максимального економічного ефекту за умови вирощування конкретних культур на певному ґрунті.
ПҐВ оцінюють за величиною потенційної кислотності – як обмінної, так і гідролітичної. Найнебезпечнішою для культурних рослин є обмінна кислотність, оскільки вона пов’язана з найсильнішими кислотними компонентами і, крім того, вона може проявлятися у ґрунті за умови зростання концентрації солей у ґрунтовому розчині. Наприклад, за умови внесення мінеральних та органічних добрив.
Вапнування за величиною обмінної кислотності має на меті зниження рухомості токсичних елементів, передусім Алюмінію. Однак величина рН при цьому залишається на рівні 5,5 одиниць. У таких умовах рухомість Мангану є доволі високою, а його підвищені концентрації токсичні для рослин.
В Україні та країнах близького закордоння оцінку ПҐВ за величиною обмінної кислотності практично не здійснюють. Цей спосіб оцінки застосовують передусім для тропічних ґрунтів (червоноземів, жовтоземів), у яких обмінна кислотність на 90 % зумовлена Al3+.
Найчастіше обчислення ПҐВ провадять на основі показників гідролітичної кислотності, тобто знаючи кількість мілімолей еквівалентів кислотних компонентів у 100 г ґрунту, потужність шару, який вапнується, у сантиметрах, щільність його будови у г/см3, ПҐВ розраховують за формулою:
де Hr − гідролітична кислотність, ммоль(+)/100 г ґрунту; h − потужність шару, см; ρ − щільність будови, г/см3; 50 − молярна маса еквівалента CaCO3 (1/2 CaCO3), г/моль, 50/1000 − г/ммоль.
6.3. Лужність ґрунтів, її види та способи оцінки
6.3.1. Актуальна лужність.
Лужність ґрунтів традиційно пов’язують з аніонами слабких мінеральних (S2−, PO43−, CO32−, HSiO3−, H2BO3−, HS−, HPO42−, HCO32−) і відносно сильніших, передусім органічних, кислот. Ці аніони проявляють властивості акцепторів протонів або основ. За взаємодії з водою вони приймають від неї протон і у розчині з’являється гідрооксид-іон.
Константи основності вказують на те, що ступінь можливого впливу аніонів на рівень рН збільшується від органічних кислот і гідрокарбонат-іонів до сульфід-іонів у напрямі зростання констант основності (основних властивостей). Наприклад, S2− = 1,10 рКв; CO32− = 3,67 рКв; HCO32− = 7,64 рКв.
Як відзначалося раніше, у слабозасолених ґрунтах акцептором протонів може бути ҐВК, що містить обмінний Натрій, який, взаємодіючи з водою, проявляє властивості солі слабкої кислоти.
Активність OH−-іонів у рідких фазах ґрунтів, або актуальну лужність, оцінюють вимірюванням рН у різних ґрунтових системах: ґрунтових розчинах, насичених водою ґрунтових пастах, водних ґрунтових суспензіях за співвідношення ґрунт : вода − 1:1; 1:2,5; 1:5; 1:10. Стандартне визначення провадиться за співвідношення 1:2,5. Аналізуючи засолені ґрунти, співвідношення становить 1:5.
У багатьох випадках, аналізуючи різні системи одного і того ж ґрунту, одержують різні значення рН. Різні значення одержують при зміні рН паст і суспензій, при зміні рН паст і суспензій та фільтратів із паст і суспензій. Зміна рН при фільтруванні суспензій і одержанні водних витяжок може бути пов’язана не стільки з впливом суспензійного ефекту, скільки зі зміщенням карбонатної рівноваги.
Незважаючи на те, що склад компонентів, які зумовлюють лужність ґрунтів, може мати складну структуру, головну роль відіграють увібраний Натрій, вміст вільної або двовуглекислої соди, а також наявність карбонатних іонів. Останні присутні фактично в усіх ґрунтах і, за винятком ґрунтів, які містять борати і сульфіди, зумовлюють рівень рН.