7 років тому
Немає коментарів

Реакція ґрунтового розчину. Кожний грунт має певну реакцію ґрунтового розчину, від якої залежать мікробіологічні процеси, розвиток рослин і напрям процесів грунтотворення. Реакція ґрунтового розчину в свою чергу залежить від складу увібраних катіонів і наявності в ґрунтовому розчині насамперед іонів водню, які зумовлюють кислу реакцію (дерново-підзолисті і болотні ґрунти) та гідроксильних іонів, що створюють лужну реакцію (каштанові ґрунти, сіроземи і солонці). Бувають також ґрунти з нейтральною реакцією (деякі типи чорноземів).

Отже, кислотність і лужність зумовлюються наявністю в ґрунтовому розчині іонів Н+ і ОН-. У воді певна частина молекул завжди розпадається на іони Н.+ і ОН-. Залежно від температури кількість дисоційованих молекул води відносно недисоційованих завжди постійна, що схематично можна виразити рівнянням:

F_002

де Н+ — кількість іонів водню;

ОН- — кількість гідроксильних іонів;

Н2О — молекули води;

К — постійна величина.

Якщо реакція грунту кисла, то в ньому більше водневих іонів, а якщо лужна — гідроксильних.

При концентрації іонів водню у дистильованій воді (без вуглекислого газу), що дорівнює 10-7, реакцію такої води вважають практично нейтральною, бо 10 т її містить лише 1 г іонів водню. Оскільки реакцію середовища визначають кількістю іонів водню в літрі води, величину її почали позначати від’ємним десятковим логарифмом величини концентрації іонів водню в ньому. Так, наприклад, якщо в літрі води концентрація іонів водню становить 0,02, то пишуть рН 2, а при концентрації ОН- — 0,00000 001 — pH 8. При нейтральній реакції один літр абсолютно чистої води містить однакову кількість іонів водню і гідроксильних іонів (10-7). Реакція середовища при цьому буде рН 7.

На рис. 27 схематично зображено межі оптимальних величин реакції середовища для розвитку сільськогосподарських культур. Сільськогосподарські рослини найкраще розвиваються при рН від 5,5 до 7,5. Величина рН найбільш поширених типів грунту коливається в межах від 3 до 9 і залежно від цього ґрунти поділяються на такі групи:

Sh_007

Зміна активної реакції грунту

Зміна активної реакції грунту

Кисла реакція грунту негативно впливає на засвоєння рослинами азоту, фосфору, кальцію, магнію і сприяє надходженню в них алюмінію і марганцю. У рослинах, які ростуть на кислих грунтах, затримується перетворення моносахарів у дисахариди та інші складні сполуки та порушуються процеси утворення білків і обміну.

Грунти, у яких рН менше 6, треба вапнувати.

Види кислотності грунту. Розрізняють актуальну, або активну, і потенціальну, або пасивну, кислотність грунту.

Актуальна кислотність зумовлюється наявністю іонів водню у ґрунтовому розчині, а потенціальна — водневих іонів і іонів алюмінію у вбирному комплексі.

Актуальну кислотність ґрунтового розчину спричинюють здебільшого розчинні органічні кислоти, які утворюються в грунті внаслідок біохімічних процесів. У ґрунтовий розчин потрапляє певна кількість вуглекислого газу, який з водою утворює вуглекислоту. Потім вуглекислота дисоціює на іони Н+ і НСО3-. Іони водню також підкислюють розчин. Підкислюється ґрунтовий розчин і внаслідок розкладу гідролітично-кислих солей алюмінію й заліза, бо в розчин виділяється кислота.

Потенціальну (приховану) кислотність можна виявити тільки в тому разі, якщо витиснути з вбирного комплексу увібрані іони водню. Залежно від того, якими солями визначають потенціальну кислотність, її поділяють на обмінну і гідролітичну.

Обмінна кислотність грунту зумовлюється іонами водню, які можна витиснути з вбирного комплексу розчином нейтральних солей (КС1 або NaCl) (рис. 28). Схематично реакцію обміну, яка відбувається між колоїдними частинками грунту і катіонами розчинів, можна зобразити так:

Sh_008

Схема виявлення обмінної кислотності

Схема виявлення обмінної кислотності

При взаємодії грунту з розчином нейтральних солей (КС1 або NaCl) з вбирного комплексу катіони калію або натрію витискують не тільки увібрані іони водню, а й обмінні іони алюмінію, наприклад:

Sh_009

Хлористий алюміній гідролітично розщеплюється і утворює соляну кислоту за схемою:

А1С13+ЗН2О↔А1(ОН) 3+ЗНСl.

Кількість соляної кислоти, яка утворюється, еквівалентна кількості витісненого алюмінію. Отже, утворена соляна кислота і підкислює грунт. Кількість утвореної кислоти виражають у міліграм-еквівалентах (мг-екв) на 100 г грунту.

Гідролітична кислотність зумовлюється наявністю у вбирному комплексі іонів водню, які витискуються катіонами гідролітично-лужних солей (рис. 29). У водному розчині оцтовокислий натрій дисоціює на іони:

CH3COONa+H2O↔CH3COOH+Na++OH-,

Схема виявлення гідролітичної кислотності

Схема виявлення гідролітичної кислотності

внаслідок чого реакція грунту стає лужною (рН 8,2—8,4). Гідролітична кислотність завжди більша від обмінної, бо вона включає в себе актуальну і всю потенціальну кислотність. Пояснюють це явище тим, що гідролітична кислотність зумовлюється не тільки тими іонами водню, які є на поверхні колоїдної частинки, а й тими, які витискуються натрієм з інших шарів колоїдних частинок. Визначаючи гідролітичну кислотність, кількість виявлених водневих іонів також виражають у міліграм-еквівалентах на 100 г грунту.

Висока кислотність грунту завжди негативно впливає на мікробіологічні процеси грунту і на розвиток рослин. Якщо реакція грунту дуже кисла (підзолисті ґрунти), то в ґрунтовому розчині, крім водню, є іони алюмінію (інколи марганцю), велика концентрація яких шкідливо впливає на розвиток рослин.

Величина гідролітичної. кислотності в різних грунтах буває від 0,1 до 10 і більше мг-екв на 100 г грунту. У звичайних чорноземах гідролітичної кислотності практично немає, тоді як в опідзолених чорноземах та сірих опідзолених лісових грунтах вона інколи досягає 3 мг-екв і більше на 100 г грунту. Найбільша гідролітична кислотність у деяких торфових горизонтах болотних грунтів.

Визначення кислотності грунтів має велике практичне значення. Для визначення потреби грунту у вапнуванні найчастіше користуються даними гідролітичної кислотності. Якщо остання становить 1—2 мг-екв, то грунт не треба вапнувати, а якщо вони мають більшу кислотність, то їх треба обов’язково вапнувати (слабопідзолисті піщані ґрунти вапнують навіть при гідролітичній кислотності меншій за 2 мг-екв на 100 г грунту).

При вапнуванні грунтів беруть до уваги також ступінь насичення його основами та актуальну кислотність (табл. 24).

T_024

У процесі вапнування вуглекислий кальцій вступає в реакцію з обмінними іонами водню (або алюмінію) і замінює їх на поверхні колоїдних частинок грунту. Реакція відбувається за такою схемою:

Sh_010

Для вапнування використовують крейду, подрібнений мергель, а в районах, де розвинена цукрова промисловість, — дефекат (відходи виробництва цукру), який містить до 60—70% карбонату кальцію.

В УРСР для кожного, колгоспу і радгоспу розроблені картограми, на яких зазначена кислотність різних видів грунтів та норми внесення вапнякових добрив на гектар.

На лужність грунту впливає увібраний натрій. Ступінь лужності залежить від його кількості. Якщо в грунті є обмінний натрій, то при взаємодії його з водою утворюється сода. Реакція відбувається за схемою:

Грунт] NaNa +Н2О + СО2 = Грунт] НН + Na2CO3.

Сода Na2CO3 у водному розчині гідролізується:

Na2CO3+2H2O = 2NaOH+H2CO8.

У розчині утворюється луг, реакція різко змінюється і стає лужною (рН 8—9 або навіть 10).

Якщо грунт містить багато карбонатів кальцію, то при взаємодії з водою, в якій є вуглекислота, утворюються гідрокарбонати Са(НСО3)2. При цьому також реакція може змінюватися до лужної (рН 8,0—8,5).

Підвищена лужність у грунті не тільки шкідливо впливає на розвиток рослин, а й підсилює пептизацію колоїдів, внаслідок чого різко погіршуються фізичні властивості, водний режим грунту тощо.

Для боротьби з надмірною лужністю ґрунти гіпсують, щоб замінити увібраний натрій кальцієм.

Схематично реакцію можна зобразити так:

(грунт) 2Na+CaSO4→(грунт) Ca + Na2SO4.

Утворена сіль (Na2SO4) добре розчиняється у воді і легко вимивається з верхніх горизонтів.