Кислотність та лужність грунтів.

Реакція ґрунтового розчину зумовлюється наявністю і співвідношенням в ньому водневих (Н+) і гідроксильних (ОН-) іонів. Величину активної реакції виражають в одиницях рН - десятичний логарифм концентрації Н+-іонів з від'ємним знаком. Отже, рН = lg H+.

Збільшення концентрації іонів Н+ (доливання кислоти) зумовлює кислу реакцію розчину H+ 10-7. Збільшення концентрації основ підвищує концентрацію іонів ОН- Розчин набуває лужної реакції ОН- 10-7.

В нейтральних розчинах, в яких H+ = ОН- = 10-7, величина рН = 7, в кислих - менша 7, в лужних - більша 7. Рн ґрунтових розчинів коливається в межах від 3 до 9. Залежно від стану іонів Н+ розрізняють актуальну і потенційну кислотність.

Актуальна кислотність зумовлена наявністю в ґрунтовому розчині вільних іонів Н+. Її величину (рН) визначають у водних витяжках.

Потенціальна кислотність зумовлена наявністю в ГВК увібраних іонів Н+ і Аl3+, які знаходяться в твердій фазі ґрунту. Іони алюмінію підкислюють розчин внаслідок гідролізу солей алюмінію.

За способом визначення потенційної кислотності виділяють обмінну і гідролітичну кислотності.

Обмінна кислотність - концентрація іонів водню, витіснених з дифузного шару колоїдної міцели катіонами нейтральних солей.

Гідролітична кислотність. Іони водню утримуються колоїдною часткою дуже міцно і при обміні з катіонами нейтральної солі повністю не витісняються.

Кисла реакція ґрунтів несприятлива для більшості культурних рослин і корисних мікроорганізмів. Вона негативно впливає на процес формування родючості ґрунтів. Кислі ґрунти мають погані фізичні властивості. Через відсутність основ органічна речовина в цих ґрунтах не закріплюється, вони бідні на поживні елементи, не містять хлоридів, сульфатів, карбонатів, їх грантова маса погано оструктурена. Отже, ступінь кислотності ґрунтів є важливим показником під час оцінки генетичної і виробничої якості ґрунту.

Лужність ґрунтів

Лужна реакція ґрунтових розчинів може бути зумовлена різними сполуками: карбонатами, гідрокарбонатами хлоридами і сульфатами лужних і лужноземельних металів, гуматами натрію, силікатами та іншими сполуками. Основну роль при цьому відіграють гідролітично лужні солі слабких кислот, а саме: карбонати натрію і калію, карбонати кальцію і магнію.

Розрізняють актуальну (активну) і потенціальну лужність.

Актуальна лужність зумовлена наявністю в ґрунтовому розчині гідролітично лужних солей, під час дисоціації яких утворюється значна кількість гідроксильних іонів. Лужність ґрунту визначають титруванням водної витяжки в присутності різних індикаторів і виражають в міліграм-еквівалентах на 100г ґрунту.

Потенціальна лужність проявляється у ґрунтах, які містять увібраний натрій.

Висока лужність несприятлива для росту і розвитку більшості сільськогосподарських рослин. Лужні ґрунти мають низьку родючість, несприятливі фізичні властивості і хімічний склад. Вони, як правило, тверді, зцементовані, безструктурні, у вологому стані в'язкі, липкі, водонепроникні. Меліорація лужних ґрунтів проводиться внесенням гіпсу (гіпсування) та інших солей (кальцієва селітра сульфат заліза), піритні недогарки). При цьому відбувається заміщення обмінного натрію на кальцій.

24.Буферність грунту і фактори,які її обумовлюють. Властивість грунту протидіяти змінам активної реакції (рН) після введення в нього кислот або лугів чи кислих або лужних солей називають буферністю. Різні грунти мають різну буферність, наприклад, піщані — мають значно меншу буферність, ніж глинисті та суглинкові, або грунти, багаті на органічні речовини. Встановлено, що від наявності певної кількості карбонатів кальцію та інших мінералів у грунті залежить протидія зміні реакції в бік кислого інтервалу. На буферність грунту впливає також вміст в ньому органічної речовини, зокрема білків. Білкові речовини, як відомо, є амфотерними електролітами, тобто мають одночасно і позитивний, і негативний заряд. При внесенні в грунт кислот чи лугів білкові речовини будуть протидіяти зміні рН.Буферність грунтів має певне значення в підвищенні їх родючості. Відомо, що сільськогосподарські культурні рослини здебільшого можуть нормально розвиватися тільки в середовищі, яке є близьким до нейтрального. В грунті завдяки біохімічному розкладу органічних решток і внесенню мінеральних добрив реакція постійно змінюється, але внаслідок буферності великих змін не спостерігається. Мала буферність спостерігається також в піщаних та бідних на гумус грунтах. Для підвищення її треба вносити органічні добрива, а також висівати рослини, що збагачують грунт органічною масою і кальцієм.

Склад реакція і концентрація грунтового розчину

Грунтовий розчин – це рідка фаза грунтів, яка містить грунтову воду, розчинені в ній солі, органічні та органо-мінеральні сполуки, гази й колоїдні золі.

Склад грунтових розчинів залежить від: 1) кількості та якості атмосферних опадів; 2) складу твердої фази грунту; 3) кількості та якості рослинного матеріалу надземної та підземної частин біогеоценозу; 4) життєдіяльності рослин – поглинання з розчину визначених іонів і виділення з коренів. Речовини можуть бути у формі справжніх розчинів і колоїдно розчинених сполук. У розчині містяться катіони: Са2+, Mg2+, K+, Na+ NH4+, Al3+, Fe2+, аніони: НСО3-, СО32-, NO3-, Cl-, SО42-, H2PO4-, НРO42-. Наявність у грунтовому розчині вільних кислот і лугів визначає актуальну реакцію грунтового розчину.

Реакція грунтового розчину визначається активністю вільних водневих (Н+) і гідроксильних (ОН) іонів і вимірюється показником рН – від'ємним логарифмом активності іонів водню. рН грунтових розчинів грунтів змінюється від 2,5 (кислі сульфатні грунти) до 8-9 і вище (карбонатні й засолені грунти), у солонцях і содових солончаках – 10-11. Концентрація грунтових розчинів невелика й коливається від десятків міліграмів до декількох грамів речовини на 1 л. Підзолисті грунти мають концентрацію грунтового розчину, яка складає декілька десятків міліграмів на 1 л розчину при рН від 5 до 6. Вміст органічного вуглецю досягає декількох десятків мг/л, органічна речовина представлена фульвокислотами. У степових грунтах (чорноземи, солонці) концентрація грунтового розчину досягає 1-3 г/л і більше. У них багато НСО3-, Ca2+, Mg2+, рН – нейтральний і лужний. У засолених грунтах багато катіонів та аніонів. Загальна сума водорозчинних речовин у водних витяжках вища, ніж у грунтових. Ця різниця тим більша, чим менше розчинних солей. Кількість окремих катіонів і аніонів виражається мг-екв на 1 л розчину. Динаміка концентрації грунтового розчину пов'язана зі змінами температури й вологості грунту, інтенсивністю діяльності мікрофлори, мікрофауни грунтів, метаболізмом вищих рослин, процесами розкладу органічних решток у грунті

Окислювально-відновні процеси у грунті

У ґрунті широко розповсюджені окисно-відновні процеси і в цьому відношенні його можна розглядати як складну окисно-відновну систему. Реакції окиснення і відновлення завжди протікають одночасно. У цьому процесі беруть участь дві або кілька речовин: одні втрачають електрони, окиснюються (реакція окиснення), інші - приєднують електрони, відновлюються (реакція відновлення). Донор електронів називається відновником (він окиснюється), акцептор-окиснювачем (він відновлюється). Основний окиснювач у ґрунті - молекулярний кисень ґрунтового повітря та ґрунтового розчину. Розвиток окисно-відновних процесів у ґрунті тісно пов'язаний з умовами його аерації, а отже, залежить від усіх властивостей ґрунтів, що визначають стан газообміну (структура, щільність, гранулометричний склад і т.п.) і, перш за все, від вологості. Інтенсивність і спрямованість окисно-відновних процесів залежать від стану зволоженння і аерації ґрунтів, а також від вмісту в них органічної речовини і температурних умов, сприятливих для розвитку біохімічних процесів.

Грунтове повітря

Газоподібна фаза ґрунту - це ґрунтове повітря, що знаходиться між частинками ґрунту у великих некапілярних порах. Його склад відрізняється від атмосферного підвищеним вмістом вуглекислого газу - 0,1 - 10% (в атмосферному 0,03%), азоту - до 80,2% (в атмосферному 78,08%), присутністю аміаку, сірководню, зниженим вмістом кисню - до 10% (в атмосферному повітрі 21%).

Склад ґрунтового повітря залежить від твердої фази ґрунту, вмісту води,життєдіяльності ґрунтових організмів тощо. Газова фаза грунтів може розглядатися як атмосфера грунту, де знаходяться найбільш леткі органічні та неорганічні сполуки у вигляді пари в порах грунту. Газова фаза грунту за своїм складом подібна до атмосфери, яка міститься над грунтом. Об’єм газової фази грунту обумовлюється пористістю грунту та вмістом вологи в ньому. В атмосфері грунту присутні основні атмосферні гази СО2, N2, O2. Кількість вуглекислого газу в грунтовому повітрі приблизно в 8 разів вища, ніж в повітрі над грунтом.

Оксиди азоту також можуть бути в складі газової фази. Однак, внаслідок високої реакційної здатності оксидів азоту з хімічними та біологічними речовинами, вони довго в грунті не затримуються. Склад атмосфери грунтів залежить від культивації грунту і від розчинення летких сполук в грунтовій воді. Він змінюється з глибиною і місцем відбору грунту. Розчинність газів у воді залежить від типу газу, температури, концентрації солей, парціального тиску газів в атмосфері. Найбільш розчинні та іонізовані у воді гази - це СО2, NH3 та H2S. Кисень та азот - найменш розчинні гази. Повітряний режим ґрунту - це сукупність усіх явищ надходження повітря в ґрунт, його переміщення і витрачання, обмін газами між ґрунтом, атмосферою, твердою і рідкою фазами ґрунту та виділення газів живими ґрунтовими організмами. Оптимальний повітряний режим ґрунту необхідний для вирощування високих врожаїв сільськогосподарських культур, так як повітря необхідне для дихання коріння рослин, мікроорганізмів, грибів, водоростей, червів та інших ґрунтових організмів. Найсприятливіші умови для росту сільськогосподарських рослин складаються за 50-60% пористості ґрунту та за умови, що 60% пор заповнені водою, а 40% - повітрям. Повітряний режим ґрунту регулюється за допомогою механічного обробітку, внесенням органічних добрив, відведенням надлишкової кількості води, вирощуванням багаторічних трав, тобто заходів, спрямованих на покращення структури ґрунту.