Лекція № 2. Вбирна здатність грунту. Кислотність, лужність та буферність

План лекції

1. Вбирна здатність грунту, її види. Грунтово-вбирний комплекс, основні характеристики.

2. Реакція грунтів, класифікація грунтів за рН, види кислотності.

3. Лужність грунтів, причини та наслідки, заходи щодо регулювання рН.

4. Поняття буферної здатності грунтів, її значення.

1.Вбирна здатність грунту, її види. Грунтово-вбирний комплекс, основні характеристики.

Вбирна здатність грунту - це здатність грунтів поглинати чи утримувати різні речовини із зовнішнього середовища. Грунт поглинає гази, пару, окремі іони, молекули тверді частинки, тіла мікроорганізмів, міцели колоїдів.

Вбирна здатність грунт визначається кількістю і якістю колоїдів в ньому. Роль мінеральних колоїдів у вбирній здатності грунту в тому, що вони не залежно від знака заряду і поверхонь їх міцел здатні не зворотно (адгезіонно) поглинати гумусові речовини. Органічні колоїди приймають участь в поглинанні в іонній формі. Таким чином, в явищах поглинання приймають участь в цілому органо-мінеральний комплекс грунту, який називають ґрунтовим колоїдним вбирним комплексом – ГКВК. Ґрунтовий вбирний комплекс (ГВК) являє собою сукупність колоїдів, які здатні до реакцій обмінного вбирання. Гумусові речовини адсорбуються на поверхнях глинистих частинок не суцільною плівкою, а у вигляді своєрідної сітки, яка, нейтралізуючи всі позитивні та негативні валентності на глинистих частинках, не мішає цим частинкам контактувати з ґрунтовим розчином, повітрям, що буде відбиватися на водно-фізичних, фізико-механічних властивостях грунтів.

Згідно вченню Гедройца в грунтах виділяють наступні види вбирання: механічне, фізичне, хімічне, фізико-хімічне, біологічне.

Механічне вбирання - це здатність грунту як пористого тіла утримувати тверді частинки, які попадають в грунт разом з фільтраційною водою. Таке вбирання іноді називають замулюванням. В природі це має місце при зливах, сніготаненні. Спосіб боротьби з фільтрацією води шляхом замулювання називається кольматаж.

Фізичне вбирання, яке іноді називають необмінним – це здатність грунту поглинати речовини в молекулярній формі. Таким способом грунт поглинає воду, пари води, гази.

Хімічне вбирання – це здатність грунту вбирати аніони в результаті утворення в грунті важкорозчинних солей.

Є три групи аніонів:

- аніони, які не здатні утворювати важкорозчинні сполуки, а тому в грунтах вони не поглинаються – Cl, NO₃, NO₂;

- аніони, солі яких більш важко розчинні – HCO₃, CO₃, SO₄;

- аніони, солі яких дуже важко розчинні і тому хімічно повністю вбираються грунтами – Н₂РО₄^-, НРО₄^2-, РО₄^3-.

Для агрогрунтознавства найбільш важливим видом вбирної здатності є фізико-хімічне обмінне поглинання.

Фізико-хімічна вбирна здатність зумовлена наявністю в ґрунті колоїдів, які утворюють у ґрунтовому розчині колоїдні міцели, що сприяє обміну катіонами в еквівалентній кількості. Між ґрунтовим розчином і колоїдною міцелою проходить обмін іонами.

Грунт обмінно вбирає частіше всього катіони. Різні за походженням грунти містять і різні обмінно-поглинені катіони, склад яких визначається властивістю грунту. В основному насичення кальцієм, магнієм (чорноземи) сприяє тому, що в чорноземах реакція ґрунтового розчину близька до нейтральної. Колоїди міцно з’єднані, звідси, чорноземи високо структурні, із сприятливим водним, повітряним режимом. Дерново-підзолисті і підзолисті грунти відрізняються від чорноземів тим, що у складі обмінно поглинених катіонів тут переважно іони водню і алюмінію, які і визначають властивості опідзолених грунтів – кислу реакцію ґрунтового розчину, яка веде до руйнування органо-мінерального колоїдального комплексу, що обумовлює менш сприятливі для рослин умов водно-повітряного і поживного режимів. Грунти солонцевого типу відрізняються тим, що в складі обмінно-поглинних катіонів тут переважають иони натрію, які сприяють пептизації ґрунтових колоїдів, і як наслідок – руйнування структури, замулювання грунту, погіршення фізико-хімічних властивостей, водно-повітряного режиму. Солонцові грунти на відміну від інших грунтів володіють лужною реакцією ґрунтового розчину. Як кислі підзолисті, так і лужні солонцюваті грунти потребують додаткових заходів по їх окультуренню з метою підвищення їх родючості. Ареною обмінного поглинання катіонів в грунті є дифузний шар міцел ґрунтових колоїдів.

Обмінне вбирання катіонів в грунтах відбувається практично моментально, проходить в еквівалентних кількостях. Катіони, які зустрічаються, поглинаються грунтами з неоднаковою енергією, вона залежить від валентності катіонів від атомного радіусу:

Ряд по збільшенню вбирання грунтом: натрій – амоній – калій – водень – магній – кальцій – алюміній – залізо.

Та кількість катіонів, яку може вбирати даний грунт, прийнято називати ємність вбирання катіонів (ЄВ) і виражають її в мг-екв/100 г грунту. Ємність вбирання коливається від 1-2 до 60 мг-екв/100 г.

Із зниженням вмісту гумусу в грунті знижується по величині ємність вбирання, однак ці зміни не прямо пропорційні, дещо відстають від швидкості змін гумусу, тобто зміни величини ємності вбирання мабуть обумовлені кількісними та якісними змінами гумусу в грунтах.

Сума ввібраних основ (СВО) – вміст в ГВК лужних та лужноземельних іонів (кальцію, магнію, натрію, калію), в мг-екв/100 г грунту. Крім цих катіонів, до складу ГВК можуть входити також і водень і алюміній, але до ввібраних основ вони не відносяться, оскільки викликають формування кислотності грунтів.

Ступінь насиченості основами (СНО) – це процентний вміст у ГВК ввібраних основ:

СНО (%) = СВО х 100 / ЄКО.

Вбирна здатність грає роль в регулюванні властивостей грунтів, в грунтах формується свій поживний режим. Від неї залежить і поглинання гербіцидів.

Біологічне вбирання – рослини та мікроорганізми, які населяють грунт, на протязі життя засвоюють поживні речовини з грунту і повітря і переводять їх в органічні сполуки, в складі яких вони і закріпляються (вбираються).

Біологічне вбирання впливає на інші види вбирної здатності, тому що в результаті накопичення в грунті біомаси посилюються процеси гуміфікації і гумусоутворення, що відбивається на ємності поглинання.