Б) фізико-хімічні властивості ґрунтів

Катіони, які входять до складу грунтово-вбирного комплексу і здатні заміщуватися катіонами іншого роду під час взаємодії з розчинами нейтральних солей, отримали назву обмінних катіонів.

Кальцій (Са) є суто грунтогенним, дуже потрібним рослинам елементом. Він стабілізує кислотно-лужний режим організмів, водночас є класичним елементом старіння. Кальцій та його сполуки визначають фізичні, фізико-хімічні і біологічні властивості ґрунту. У ґрунті кальцій міститься в глинистих мінералах, перебуває в обмінно-увібраному стані, у формі простих солей, входить до складу гумусу і рослинних решток. Серед обмінних катіонів у більшості ґрунтів він посідає перше місце. Основним джерелом рухомого кальцію виступають карбонати – СаСО₃. Вміст СаО в без карбонатних суглинистих ґрунтах становить 1-3% і визначається головним чином присутністю глинистих мінералів, а також гумусом і фіторештками, які зумовлюють тенденцію до біогенного збагачення кальцієм при поверхневій органо-мінеральної частини профілю. Рослини зазвичай не відчувають нестачі кальцію на більшості ґрунтів, проте внесення Са-вмісних сполук (гіпсу, вапна) є класичним прийомом їх хімічної меліорації – поліпшення агрономічних властивостей ґрунту.

Магній (Мg) за вмістом у ґрунтах близько до Са, виконуючи у рослинах важливу фізіологічну роль, передусім у складі хлорофілу. У ґрунті він є в глинистих мінералах, у великих фракціях представлений уламками доломіту, олівіну, рогових обманок, а в засолених ґрунтах – хлоридами та сульфатами.

Натрій (Na) надходить у ґрунт в основному з Na-вмісних польових шпатів. Його валовий вміст дорівнює 1-3% Na₂O, досягаючи 5-6% у великих фракціях та знижуючись до 0,5-1,0% у мулі. У засолених ґрунтах Na може перебувати в обмінному стані або у вигляді хлоридів і сульфатів. Його надлишок спричинює граничне погіршення агрофізичних та фізико-хімічних властивостей ґрунтів, передусім солонців з їх лужною реакцією.

Кислотність ґрунтів визначається як їх здатність підкислювати ґрунтовий розчин або сольові розчини внаслідок наявності у складі ґрунту кислот, а також обмінних іонів водню та катіонів, що утворюють при їх витисненні гідролітично-кислі солі.

Реакція ґрунту зумовлена наявністю та співвідношенням у ґрунтовому розчині водневих і гідроксильних іонів і в класичному вигляді характеризується показником рН.

Реакція ґрунту формується в результаті сукупної дії багатьох чинників – мінералогічного та хімічного складу мінеральної частини ґрунту, присутності вільних солей, вмісту та якості органічних речовин.

Висока кислотність ґрунтів загальмовує розвиток культурних рослин і сприяє перебігу процесів опідзолювання ґрунтів. Від величини рН залежить рухомість і доступність рослинам поживних елементів.

Фізико-хімічні показники ґрунтів господарства наведені в таблиці 3.7.

Таблиця 3.7

Фізико-хімічні показники грунтів

Індекс грунтів	Глибина відбору зразка, см	рН водневий			Обмінні основи														Сума, грунту
							%				%				%
Ктк[сн];2,1,1 Л,↓,↓	0-20		6,7	16,7			74	5,67			25,1		0,18		0,79		22,55			2,95
	35-45		6,7	16,38			71,8	6,30			27,6		0,11		0,48		22,79			2,6
Ктк[сн];2,1,1 Л, ↓,↓	0-20		6,7	19,50			73,7	6,79			25,6		0,16		0,60		26,45			2,87
	30-40		6,7	17,38			66,9	8,48			32,6		0,11		0,42		25,97			2
Лтк[сн];2,1,1 Л, ↓,↓	0-20		7,9	21,00			74,5	7,14			25,3		0,06		0,21		28,2			2,94
	30-40		8,3	18,90			81,7	4,20			18,1		0,04		0,17		23,14			4,5
Блл[снск];3,1,1 Л, ↓,↓	0-20		8,1	19,11		64,7			9,34	31,6				1,09		3,68		29,54			2,04

І.Визначаємо вміст кальцію, магнію, натрію у відсотках від суми обмінних основ :

;

;

.

Са²⁺=:

1) 16,7*100/22,55=74

2) 16,38*100/22,79=71,8

3) 19,50*100/26,45=73,7

4)17,38*100/25,97=66,9

5)21*100/28,2=74,5

6)18,90*100/23,14=81,67

7)19,11*100 /29,54=64,7

Mg²⁺:

1)5,67*100/22,55=25,1

2)6,30*100/22,79=27,6

3)6,79*100/26,45=25,6

4)8,48*100/25,97=32,6

5)7,14*100/28,2=25,3

6)4,20*100/23,14=18,1

7)9,34*100/29,54=31,6

Na⁺:

1)0,18*100/22,55=0,79

2)0,11*100/22,79=0,48

3)0,16*100/26,45=0,60

4)0,11*100/25,97=0,42

5)0,06*100/28,2=0,21

6)0,04*100/23,14=0,17

7)1,09*100/29,54=3,68

ІІ. Знаходимо відношення кальцію до магнію (в мг.-екв./100г ґрунту)

1. 16,7/5,67 = 2,95 мг.-екв./100г ґрунту;

2. 16,38/6,30 =2,6 мг.-екв./100г ґрунту;

3. 19,50/6,79 = 2,87 мг.-екв./100г ґрунту;

4. 17,38/8,48 = 2 мг.-екв./100г ґрунту

5)21 /7,14 =2,94 мг.-екв./100г ґрунту

6)18,90 /4,20 =4,5 мг.-екв./100г ґрунту

7)19,11 /9,34 =2,04 мг.-екв./100г ґрунту

ІІІ. Обчислюємо суму обмінних основ:

1. 16,7+5,67 = 22,55 мг.-екв./100г ґрунту;

2. 16,38+6,30 = 22,79 мг.-екв./100г ґрунту;

3. 19,50 +6,79=26,45 мг.-екв./100г ґрунту,

4. 17,38+8,48= 25,97 мг.-екв./100г ґрунту

5)21 +7,14 = 28,2 мг.-екв./100г ґрунту

6)18,90 +4,20 = 23,14мг.-екв./100г ґрунту

7)19.11 +9,34 =29,54 мг.-екв./100г ґрунту

ІІ. Знаходимо відношення кальцію до магнію (в мг.-екв./100г ґрунту)

ІІІ. Обчислюємо суму обмінних основ:

Аналізуючи таблицю 3.7 можна зробити висновок про те , що за ступенем солонцюватості ґрунти господарства – незасолені (примітка 1).

За величиною відношення Кальцію до Магнію (примітка 2) фізичні властивості всіх чотирьох грунтів добрі.

За показником рН ґрунти: нейтральні і слабколужні

Для покращення ґрунтів господарства необхідно застосовувати такі меліоративні заходи, як: внесення гіпсу та нітратів кальцію, а також меліорантів, які містять гіпс, сульфатну кислоту, сульфат заліза, сірку та інше.

в) ґрунтовий розчин

Ґрунтовий розчин, за В.І. Вернадським, - це найважливіша категорія природних вод, основний субстрат життя, неодмінний учасник усіх без винятку біосферних процесів.

Ґрунтовий розчин забезпечує стабільне функціонування в ґрунті розмаїтого спектра елементарних мікропроцесів і часткових реакцій, які беруть участь переміщенні речовин у реальних ландшафтах, зумовлюючи цим надзвичайно важливий еколого-біогеохімічний вплив на генезис ґрунтів і розвиток їх родючості.

Насамперед ґрунтовим розчином вважають різнофазні компоненти ґрунту, які включають ту воду, що знаходиться в ґрунті разом з розчиненими в ній мінеральними солями, органо-мінеральними та органічними сполуками, газами. Усілякі водні, сольові, кислотні, спиртові та інші витяжки з певною частиною умовності також можна вважати імітаторами ґрунтових розчинів, штучно приготовлених у лабораторних умовах. Проте не слід забувати, що кислотні та сольові витяжки провокують перехід у ґрунтовий розчин додаткової кількості тих чи інших компонентів і застосування нейтральної водної витяжки все ж порушує існуючі в реальних ґрунтах фазову рівновагу.

Ґрунтовим розчином ми називатимемо динамічно зрівноважений водний розчин біоорганічних, мінеральних, органо-мінеральних речовин, сформований у реальних умовах під впливом зональних типів гідротермічного, водно-повітряного, поживного та інших грунтово-екологічних режимів.

Склад ґрунтового розчину. Притаманні кожному типу ґрунту хімічні, фізико-хімічні, біологічні процеси формують неповторний склад ґрунтового розчину. Інтенсивність і спрямованість зазначених процесів значною мірою зумовлена впливом гідротермічних умов, сезонна динамічність яких спричинює відповідну динамічність складу та концентрації ґрунтового розчину протягом року, що постійно ускладнюється внаслідок господарської діяльності людини (внесення добрив, хімічних меліорантів, пестицидів, зрошення, осушення тощо).

Концентрація ґрунтового розчину в незасолених ґрунтах коливається від десятих частин грама декілька грамів у літрі (від 5-7 до 100-150 мг.-екв./л суми аніонів і катіонів), а в засолених ґрунтах - підвищується до десятків грамів водорозчинних компонентів на літр. До складу ґрунтового розчину входять органічні, мінеральні, органо-мінеральні сполуки та розчинні гази. Найбільш дослідженими в ґрунтовому розчині є солі. Серед катіонів тут переважають H⁺, Ca²⁺, Mg²⁺, Na⁺,NH⁺₄, K⁺ (в сильно кислих ґрунтах трапляються Al³⁺, Fe³⁺, в перезволожених – Mn²⁺, Fe²⁺), а серед аніонів – HCO₃^-, CO₃^--, H₂PO₄^-, SO₄^--, Cl^-.

Склад водної витяжки грунтів господарства «Шевченко» представлений в таблиці 3.8.

Таблиця 3.8

Склад водної витяжки

Глибина відбору зразка, см	Аніони,					Сума		Катіони				Сума		Ступінь засолення, %		Сума токсичних солей, %
0 – 20	-	0,50	1,34	1,71	3,55		1,16		0.52	1,87	3,55
	-	0,031	0,047	0,082	0,16		0,023		0.006	0,043	0,072

На фізико-хімічні показники грунтів негативно впливають такі агротехнічні заходи, як надмірне зрошення, не правильна сівозміна. Для зменшення засолення грунтів необхідно включати в сівозміну чорний пар, гіпсування та нормальне зрошення.

Для підвищення родючості орних земель необхідно використовувати такі агротехнічні прийоми, як: введення чистих парів, рання глибока зяблева оранка, каткування і своєчасне боронування грунтів,обробіток впоперек схилів, осіннє лущення полів для кращого поглинання води, припинення ерозії.

г) валовий (хімічний) склад

Валовий хімічний склад мінеральної частини ґрунту зазвичай виражають у вигляді відсоткового вмісту вищих оксидів елементів (передусім мікроелементів – SiO₂, Fe₂O₃, CaO, MgO, K₂o, Na₂O, P₂O₅). Зручність такого способу подання елементного складу полягає в можливості перевірки правильності аналізу визначенням їх суми, яка повинна наближатися до 100% (з доступним відхиленням в 1,5-2% при 5% точність аналізу).

Калій – важливий елемент для оптимального росту рослин, а отже, і для отримання високих врожаїв та підтримання високого рівня родючості ґрунту.

Калій міститься в ґрунтах найчастіше в глинистих мінералах тонко дисперсних фракцій, передусім у гідрослюдах, а також у складі первинних мінералів великої фракції.

Азот – важливий біогенний елемент, необхідний рослинам. Він знаходиться в ґрунті, переважно, у формі органічних сполук, які походять з рослинних і тваринних решток. Накопичення азоту в ґрунті можливе тільки в органічній формі. Тому вміст азоту в ґрунті залежить від вмісту органічної речовини і, перш за все, гумусу. Отже, чим більше гумусу міститься в ґрунті, тим більше в ньому буде й азоту

Азот зосереджений головним чином у гумусі, акумулюючись у верхніх горизонтах ґрунту. Як класичний представник змінно-валентних елементів він являє неабияку хімічну активність, внаслідок якої в ґрунті продукується дуже багато різних N-вмісних сполук. Мінеральний азот представлений у ґрунті іонами амонію, нітратів і нітритів.

Фосфору в ґрунті мало (не >0,1-0,2%) входять до складу життєво важливих сполук. У ґрунтах фосфор представлений органічними та мінеральними сполуками. Органічні фосфати (нуклеїнові кислоти, нуклеопротеїди, фосфатиди, цукрофосфати та ін.), частка яких складає 10-50% від загального вмісту фосфору, недоступні для рослин і беруть участь у їх живленні тільки після гідролізу і відокремлення фосфору. Мінеральні фосфати у ґрунті складаються з багатьох солей, які утворилися з ортофосфорної кислоти і є різними за хімічним складом і ступенем доступності для рослин. Мінеральний фосфор у ґрунтах представлений в основному малорухливими формами. Він може входити до складу мінералів: фторапатиту, гідроксилапатиту , фосфориту і вівіаніту .

Хімічний склад ґрунту господарства представлений у таблиці 3.11.

Індекс грунту		Глибина відбору грунту, см		Валовий склад													Рухомий склад
				%		т/га		%		т/га		%		т/га		мг/ 1000 г			Кг/га		мг/ 1000 г				Кг/га	мг/ 1000 г				Кг/га
Ктк[сн];2,1,1 Л,↓,↓	0-20		0,117		3,2		0,111		3		2,3		63		1,60			4,3		7,64				20,9				17,82	48,8
	20-40		0,113		3,1		0,114		3,1		2,2		63		1,68			4,6		7,49				20,8				17,64	49
	40-60		0,105		3		0,109		3,1		2,2		64		1,40			4		7,33				20,9				17,46	50
Ктк[сн];2,1,1 Л, ↓,↓	0-20		0,109		3		0,110		3		2,3		65		1,36			3,8		7,18				20,1				17,28	48
	20-40		0,107		2,9		0,109		3		2,2		63		1,10			3		8,30				23				17,90	49
	40-60		0,103		2,9		0,109		3,1		2,2		62		1			2,8		8,13				23,2				17,72	50
Лтк[сн];2,1,1 Л, ↓,↓	0-20		0,119		2,9		0,112		2,7		2,3		58		0,98			2,4		7,97				19,6				17,54	43
	20-40		0,112		2,6		0,110		2,6		2,3		54		0,80			1,9		7,80				18,5				17,36	41
	40-60		0,105		2,6		0,109		2,7		2,2		56		0,76			1,8		7,64				18,9				17,8	42
Блл[снск];3,1,1 Л, ↓,↓	0-20		0,142		3,2		0,101		2,2		2		45		2,33			5,2		8.73				19,7				20,99	47
	20-40		0,133		3		0,101		2,3		1,9		45		2,31			5,3		8,55				19,8				20,78	48
	40-60		0,130		3		0,099		2,3		1,8		43		2,12			5		8,37			19,7					20,56	48

Розраховуємо вміст валових форм азоту, фосфору та калію пошарово в т/га за формулою:

З = h*10000*k*d/100,

де З – запаси поживних елементів, т/га; h – потужність шару грунту, м;

d – щільність грунту, г/см³; k – вміст поживних елементів, %.

1. З_N = 0,2*10000*0,117*1,37/100 = 3 т/га;

З_Р2О5 = 0,2*10000*0,113*1,39/100 =3,1 т/га;

З_К2О = 0,2*10000*0,105*/100 = 3 т/га.

2. З_N = 0,2*10000*0,109*/100 =3 т/га;

З_Р2О5 = 0,2*10000* 0,107*1,39/100 = 2 ,9т/га;

З_К2О = 0,2*10000* 0,103*1,43/100 =2,9 т/га.

3. З_N = 0,2*10000*0,119*1,23/100 = 2,9 т/га;

З_Р2О5 = 0,2*10000*0,112*1,19/100 = 2,6т/га;

З_К2О = 0,2*10000*0,105*1,24/100 = 2,6т/га.

4. З_N = 0,2*10000*0,142*1,13/100 = 3,2 т/га;

З_Р2О5 = 0,2*10000*0,133*1,16/100 = 3 т/га;

З_К2О = 0,2*10000*0,130*1,18/100 =3 т/га.

Забезпеченість сільськогосподарських культур рухомими формами азоту – дуже низька (3,27 -5,27 т/га), фосфору – дуже низька (2,38-3,75 т /га) і калію – дуже висока (49,75 - 56,71/га) (додаток Д,табл.8,9)

Азоту в описаних ґрунтах недостатньо, тому рослини відчувають дефіцит.

Ознаки дефіциту азоту - гальмування росту рослин. В овочевих культур старі листки набувають жовто-зеленого кольору, у плодових - листя зафарбовується у червоний колір. Після зав'язування плодів частина їх осипається, а ті, що залишилися, виростають дрібними з щільною м'якоттю.

Для підвищення вмісту азоту у ґрунтах необхідно вносити азотні добрива та заорювати солому в грунт.

Забезпеченість сільськогосподарських культур рухомими формами азоту – дуже низька (3,27 -5,27 т/га), фосфору – дуже низька (2,38-3,75 т /га) і калію – дуже висока (49,75 - 56,71/га) (додаток Д,табл.8,9)

Азоту в описаних ґрунтах недостатньо, тому рослини відчувають дефіцит.

Ознаки дефіциту азоту - гальмування росту рослин. В овочевих культур старі листки набувають жовто-зеленого кольору, у плодових - листя зафарбовується у червоний колір. Після зав'язування плодів частина їх осипається, а ті, що залишилися, виростають дрібними з щільною м'якоттю.

Для підвищення вмісту азоту у ґрунтах необхідно вносити азотні добрива та заорювати солому в грунт.