6.6 Природа кислотноті ґрунтів та її види

Від складу і концентрації речовин, розчинених у ґрунтовому розчині, залежить його активна реакція. Кожний ґрунт має певну реакцію свого розчину, яка обумовлює мікробіологічні процеси, розвиток рослин і напрямок ґрунтоутворення.

Реакція ґрунтового розчину визначається наявністю і співвідношенням у ньому водневих ( Н⁺) і гідроксильних (ОН^-) іонів. Величину активної реакції виражають в одиницях рН – десятковий логарифм концентрації Н⁺ - іонів з відємним знаком, тобто

рН= - lg [H⁺]. (6.1)

Вода в звичайних умовах у незначній кількості дисоціює, тобто розпадається на іони Н⁺ і ОН^- . Концентрація їх незначна. Добуток концентрацій [H⁺]*[OH^-]=10^-14. В ідеально чистій (дистильованій) воді концентрація цих іонів однакова: [H⁺]=[OH^-]=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: [OH^-]>10^-7.

У нейтральних розчинах, у яких [H⁺]=[OH^-]=10^-7, величина pH=7, в кислих pH<7, у лужних pH>7. Величина рН ґрунтових розчинів коливається в межах від 3 до 9.

Кислотність ґрунту – це здатність ґрунту підкислювати воду і розчини нейтральних солей. Вона зумовлена наявністю іонів водню (Н⁺) у ґрунтовому розчині та обмінних іонів водню (Н⁺), алюмінію (Al³⁺) і марганцю (Mn²⁺) у ґрунтовому вбирному комплексі.

Залежно від стану іонів Н⁺ розрізняють дві основні форми кислотності: актуальну і потенціальну.

Актуальна, або активна, кислотність зумовлена наявністю в ґрунтовому розчині вільних іонів Н⁺. Її величину визначають у водних витяжках.

Потенціальна, або пасивна, кислотність зумовлена наявністю в ГВК увібраних іонів Н⁺ і Al³⁺, які знаходяться в твердій фазі ґрунту. Іони алюмінію підкислюють ґрунтовий розчин внаслідок гідролізу солей алюмінію:

.

Оскільки міцність зв’язку Н⁺ і Al³⁺ із вбирним комплексом різна, то потенціальна кислотність поділяється на два види – обмінну і гідролітичну.

Обмінна кислотність – це кислотність ґрунтового розчину, яка утворюється у процесі витіснення H⁺ і Al³⁺ нейтральною сіллю (KCl, NaCl, BaCl₂). Для визначення обмінної кислотності використовують 1.0Н розчин KCl (рН близько 6.0). При цьому витіснення увібраного водню й утворення кислоти відбувається за такою реакцією:

.

Обмінну кислотність, так само як і актуальну, виражають величиною рН, тільки у цьому випадку необхідно вказувати, що рН сольової, а не водної витяжки.

Гідролітична кислотність – це кислотність, що утворюється під час взаємодії ґрунту з гідролітичною лужною сіллю. Іони водню утримуються колоїдною часткою дуже міцно і при обміні з катіонами нейтральної солі повністю не витісняються. Якщо діяти на ґрунт гідролітично лужною сіллю (солі з сильною основою і слабким кислотним залишком), то відбудеться майже повне витіснення увібраних іонів водню. Для визначення гідролітичної кислотності використовують 1.0 Н розчин оцтовокислого натрію СН₃СООNa (рН близько 8.2).

Витіснення увібраного водню й утворення кислоти відбувається за такою реакцією:

.

Основним джерелом кислотності в ґрунтах є фульвокислоти, які утворюються під час розкладу рослинних залишків. У природних умовах значна кількість фульвокислот утворюється у процесі розкладу хвойної та мохової рослинності, тому величина кислотності в ґрунтах хвойних лісів завжди вища, ніж у ґрунтах листяних лісів або лук.

На орних землях значна частина кількості фульвокислот синтезується тоді, коли розклад рослинних залишків (післяжнивних та кореневих) відбувається в умовах надмірного зволоження і здрібнення ґрунту на кальцій та магній. Тому погано дреновані ґрунти, які містять мало кальцію і магнію, мають вищу кислотність, ніж ґрунти нормального зволоження і збагачені основами.

У ґрунті, крім фульвокислот, у деякій кількості є й інші органічні кислоти – масляна, оцтова, але за відношенням до фульвокислот вони відіграють другорядну роль.

Важливим джерелом кислотності ґрунтів у виробничих умовах є фізіологічно кислі мінеральні добрива – хлористий калій, сірчано-кислий амоній та ін., які вносяться у ґрунт. У таких випадках аніонна група добрив (Cl^-,SO₄^2-) не засвоюється рослинами, взаємодіє з воднем й утворює вільну мінеральну кислоту.

Істотним джерелом кислотності у ґрунті є також вуглекислота, яка утворюється у процесі розчинення СО₂ у воді. У деяких випадках під час вивітрювання гірських порід і мінералів можуть з’являтися й сильні мінеральні кислоти – сірчана та соляна.

Підвищена кислотність зумовлює в ґрунті ряд явищ, які прямо чи побічно негативно впливають на рослини та інші живі організми. Наприклад, кислотність частково або повністю пригнічує діяльність корисних мікроорганізмів, особливо нітрифікаторів та азотофіксаторів, посилює зв’язування фосфору алюмінієм. Внаслідок цього поживний режим ґрунту дуже погіршується.

За підвищеної кислотності закупорюються судини у кореневих волосинах і сповільнюється надходження елементів живлення з ґрунтового розчину в рослину. У кислих ґрунтах спостерігається пептизація (перехід геля в золь) колоїдів і руйнування структури, що викликає різке погіршення водно-повітряних властивостей та поживного режиму.