Поглинання ґрунтом приходять в зіткнення з нею різного роду речовин представляє складне явище, в якому можуть брати участь як хімічні, так і фізичні, фізико-хімічні та біологічні процеси.
Залежно від того, який відбувається при цьому процес, розрізняють наступні види поглинальної здатності грунтів: механічну, молекулярну, хімічну, фізико-хімічну і біологічну.
Слід зазначити, що з 5 видів поглинальної здатності тільки молекулярне та фізико-хімічне поглинання безпосередньо пов'язані з грунтовими колоїдами.
Що ж стосується механічного, хімічного і біологічного поглинання, то вони обумовлюються іншими причинами і практично прямого відношення до колоїдальних частини грунту не мають.
Механічне поглинання. Механічне поглинання грунтів являє собою властивість грунту, як всякого пористого тіла, не пропускати скаламучені в воді частинки (суспензії) крупніше грунтових пор.
При цьому суспензії можуть або надходити в грунт ззовні, або ж утворюватися в самому грунті при природному або штучному зволоження її водою.
Таким шляхом відбувається накопичення в поверхневих горизонтах грунту тонких механічних елементів, а також акумуляція в верхньому шарі бактеріальних плазм.
Ця здатність грунту знаходиться в тісній залежності від її механічного складу. Чим важче за механічним складом грунт і чим, отже, дрібніше пронизують її в усіх напрямках пори, тим кращою затримує здатністю вона володіє.
Механічна поглинальна здатність ґрунтів значно зростає в міру збільшення кількості гумусу в грунті.
Молекулярна, або аполярних, адсорбція. Сутність цього явища полягає в здатності грунту, що володіє великою поверхневою енергією частинок, адсорбувати пари води і утримувати газоподібні і розчинені у воді речовини.
В основі молекулярної адсорбції лежать електричні сили поверхні колоїдних частинок.
Молекулярна поглинальна здатність ґрунтів пов'язана зазвичай з явищами зміни концентрації молекул, розчинених в грунтової воді сполук, на поверхні ґрунтових частинок. При цьому змінюється тільки концентрація розчиненої речовини, але якісний склад розчину не змінюється. Молекули поглиненого речовини, облягаючи суцільним шаром тверді частинки грунту, утримуються на поверхні останніх з величезною силою. При молекулярної адсорбції поглинається речовина не впроваджується в тверду фазу грунту і не вступає з нею в хімічну реакцію, а лише збирає або згущується на поверхні розділу двох фаз - твердої і рідкої, твердої і газоподібної.
Здатність грунту адсорбувати пари води і газоподібні речовини має велике практичне значення. Завдяки цій властивості в грунті може утримуватися від втрати в атмосферу таке надзвичайно важливе для живлення рослин з'єднання, як аміак, що утворюється в грунті в результаті розкладання органічних речовин. Не менше значення в цьому відношенні має і здатність грунту поглинати і утримувати в собі різного роду речовини з розчинів. Такого роду поглинання, при якому молекули того чи іншого речовини притягуються з розчину твердими грунтовими частинками, концентруючись у самій їх поверхні, носить назву позитивної молекулярної адсорбції.
Однак в грунті може мати місце і негативна молекулярна адсорбція, т. Е. Такого роду явище, при якому відбувається зменшення концентрації розчинних речовин на поверхні ґрунтових частинок.
До числа негативно адсорбованих речовин в грунті відносяться солі азотної кислоти. Тому, застосовуючи нітратні сполуки в якості добрив, необхідно вносити їх в грунт під час посіву сільськогосподарських культур або після посіву у вигляді підгодівлі і притому в невеликій кількості.
Хімічне поглинання. Крім поглинання цілих молекул, легко розчинні сполуки можуть закріплюватися в грунті і іншим шляхом.
Багато що знаходяться в розчині речовини при взаємному зіткненні або при зіткненні з нерозчинної частиною грунту здатні вступати в хімічні реакції, даючи при цьому нерозчинні або мало розчинні сполуки.
Утворені в результаті такої взаємодії нерозчинні сполуки будуть утримуватися в грунті від вимивання.
Так, наприклад, в грунті можуть знаходитися солі фосфорної кислоти в такий легко розчинній формі, як Na 3 PO 4.
Будучи легкоподвіжних з'єднанням, ця сіль, природно, може до певної міри пересуватися в грунтової середовищі в глибокі горизонти, а разом з тим, отже, можлива і втрата для рослини такого цінного поживної речовини, як фосфор.
Однак в грунтовому розчині поряд з Na 3 PO 4 завжди можуть бути в тій або іншій кількості та інші всілякі солі, наприклад СаС12, які, вступаючи в обмінну реакцію з Na 3 PO 4, будуть давати нерозчинні речовини:
Ув'язнена в Трехкальциевого фосфаті фосфорна кислота буде триматися в грунті.
Аналогічним шляхом можуть закріплюватися в грунті також і штучно внесені добрива.
Так, наприклад, якщо в карбонатную грунт внести суперфосфат, то деяка його частина може перейти в трифосфат кальцію, т. Е. В важко розчинній формі:
Так як цей вид поглинальної здатності заснований на чисто хімічної реакції взаємного обміну в розчині, то він носить назву хімічного поглинання, або хімічної поглинальної здатності ґрунту.
Слід додати, що не всі розчинні мінеральні сполуки можуть хімічно поглинатися грунтами. Серед легкоподвіжних поживних речовин в грунті є і такі сполуки, які в силу своїх особливостей і властивостей не можуть бути хімічно поглинаємі грунтом.
До цієї категорії відносяться ті легко розчинні речовини, які при взаємодії з іншими сполуками не можуть давати нерозчинних або важкорозчинних утворень.
До числа хімічно непоглощающіх з'єднань відноситься вельми цінне в сільськогосподарському відношенні речовина - азотна кислота. Остання, як відомо, з усіма катіонами здатна утворювати тільки легко розчинні азотнокислі солі,
Цим пояснюється та легка вимиваемость з грунту, яка властива всім нітратних солей, як утворюється в самому грунті в результаті біохімічних процесів, так і внесених в грунт ззовні у вигляді тих чи інших мінеральних азотнокислим туків.
Фізико-хімічне поглинання, або обмінна адсорбція.
Ємність поглинання. Мінеральні солі і кислоти в грунтовому розчині в значній мірі диссоційовані на катіони і аніони. Тому при взаємодії між грунтовим розчином і твердою частиною ґрунту останньої поглинаються з розчину не тільки цілі молекули розчинених речовин, але і іони. У зв'язку з тим, що грунтові колоїди заряджені головним чином негативно, очевидно, що поглинатися грунтом з розчину будуть переважно катіони.
Заклопотані катіони утримуються на поверхні колоїдальних частинок досить міцно і можуть бути витіснені назад в розчин лише іншими катіонами. Внаслідок цього процес поглинання грунтом іонів з розчину є по суті процесом обміну катіонів на поверхні ґрунтових колоїдів. Процес обміну катіонів в грунтової середовищі відбувається в еквівалентній кількості. Тому процес обміну катіонів при взаємодії грунту з розчинами солей в найзагальнішому вигляді можна представити такими рівняннями:
Разом з тим реакція обміну катіонів є оборотною: будь-який поглинений грунтом катіон при відповідних умовах може знову перейти в розчин. У зв'язку з цим реакцію обмінної адсорбції слід зобразити так:
Сума всіх поглинених катіонів, виражена в мілліеквівалентах на 100 г грунту, називається ємністю поглинання.
Ємність поглинання у різних грунтів неоднакова і в значній мірі залежить від вмісту в грунті мулистій фракції, гумусу і від мінералогічного складу мулистій фракції, оскільки різні мінерали мають навіть при однаковому ступені дисперсності різної обмінної здатністю. Так, наприклад, каолініт має ємність обміну від 3 до 15 м-екв, серіціт- від 20 до 40 м-екв, монтморилоніт - від 60 до 100 м-екв на 100 г грунту. Дуже велику ємність обміну мають гумінові кислоти. Тому, чим більше міститься в грунті глини мінералів і гумусу, тим більше ємність поглинання.
Ємність поглинання будь грунту в значній мірі залежить від реакції розчину (рН), при якій її визначають. При цьому, чим вище рН розчину, за допомогою якого відбувається витіснення і обмін катіонів, тим вище ємність поглинання.
Енергія поглинання або обміну. Різні катіони мають різний енергією поглинання: одні з них поглинаються сильнішими, інші - слабше. Більшою енергією поглинання відрізняються двовалентні (Са ++, Mg ++), меншою - одновалентні катіони (Na +, NH 4 +, K +). Винятком з цього загального правила є лише водневий іон, енергія поглинання якого у багато разів перевершує енергію поглинання як одновалентних, так і двовалентних катіонів.
На поглинання грунтом катіонів великий вплив робить також і концентрація останніх в грунтовому розчині: чим більша кількість тих чи інших катіонів міститься в розчині, тим з більшою силою вони будуть поглинатися і витісняти з поглинаючогокомплексу інші катіони і в поглиненому стані будуть займати переважне місце.
Поглинаючий комплекс будь-якої грунту завдяки адсорбційної здатності колоїдного комплексу завжди буде насичений катіонами.
Але склад поглинених катіонів в залежності від умов ґрунтоутворення у різних грунтів неоднаковий. У одних грунтів поглинаючий комплекс буде насичений головним чином Са ++ і Mg ++, у інших - Na +, у третіх - серед поглинених катіонів буде знаходитися Н +, А l +++ і т. Д.
Грунти насичені і не насичені основами. У грунтах зустрічаються різні обмінні катіони: Са ++, Mg ++, Na +, Н +, К +, NH 4 + А l +++, Fe +++ і ін.
Залежно від складу поглинених катіонів все грунту поділяються на грунти насичені і не насичені основами.
До перших відносяться ті грунту, поглинає комплекс яких містить в собі самі лише металеві катіони, наприклад Са ++, Mg ++, Na +, до других - ті грунту, в поглинає комплексі яких поряд з іншими катіонами містяться також і поглинені Н + і А l +++.
Прикладами грунтів, насичених підставами, можуть служити чорноземи, а також коричневі грунти і сіроземи, що мають широке поширення в степових і посушливих районах нашого Південного Сходу.
Представниками грунтів, ненасичені підставами, є червоноземи, дерново-підзолисті і болотні грунти.
Чорноземні грунти характеризуються насиченістю головним чином катіонами Са ++ і Mg ++, солонцюваті грунти - катіонами Na +, потім частково К +, а також Mg ++ і Са ++.
Що ж стосується дерново-підзолистих і болотних грунтів, то їх характерною особливістю є наявність в поглинає комплексі обмінних Н + і А1 +++.
Таким чином, різних грунтів притаманний певний склад поглинених катіонів.
Властивості грунтів в зв'язку зі складом поглинених катіонів. Процес поглинання катіонів грунтовими колоїдами супроводжується коагуляцією останніх в структурні грудочки, або агрегати.
Двовалентні катіони (Са ++, Mg ++) коагулюють необоротно, т. Е. Надають агрегатам стійкість проти розмиває дії води; одновалентні (Н +, Na +), навпаки, є слабкими коагуляторами: утворюються під впливом цих катіонів гелі дуже неміцні і в зіткненні з водою легко руйнуються, розпадаючись на початкові складові їх колоїдальні частинки. При цьому найслабшою коагулятором з усіх одновалентних катіонів є Na.
Різниця в складі поглинених катіонів позначається на властивостях грунтів. Так, грунту, насичені Са ++ і Mg ++, відрізняються хорошою, міцною структурою, а в зв'язку з цим і сприятливими водними і повітряними властивостями, що мають велике агрономічний значення.
Грунти, що поглинає комплекс яких насичений Н +, характеризуються поганою структурою, менш сприятливими водними і повітряними властивостями, здатністю до запливання та утворення кірки.
Найменш ж сприятливими фізичними властивостями відрізняються грунту, насичені катіонами Na +: вони мають вельми нестійкою структурою, легко розпливаються при зволоженні в НЕ проникну для води і повітря в'язку масу, а при висиханні різко скорочуються в обсязі, утворюють тріщини і перетворюються в монолітні, дуже міцні брили, що важко піддаються впливу сільськогосподарських знарядь. Типовими представниками такого роду грунтів є солонці. Крім фізичних властивостей, поглинені катіони роблять сильний вплив і на хімічні властивості ґрунтового розчину.
Грунти, насичені основами, характеризуються нейтральною або лужною реакцією, грунту ж, не насичені основами, мають кислою реакцією.
Необмінна поглинання катіонів. Поряд з обмінним поглинанням катіонів в грунті спостерігається також Необмінна поглинання, при якому поглинені катіони міцно закріплюються в грунті і стають недоступними для живлення рослин.
Необмінна поглинання катіонів широко поширене в природі і притаманне майже всім катіонів, але найбільшою мірою це явище властиве калію.
Найбільш потужним фактором, що впливає на перехід катіонів в Необмінна форму, є періодичне висушування грунту, причому чим вище температура і триваліше висушування, тим більше калію переходить в труднообменную форму.
Фіксація калію в необмінної формі в значній мірі пов'язана зі старінням і часткової кристалізацією гелів ґрунтових колоїдів. Перехід катіонів в Необмінна форму супроводжується одночасною зміною ґрунтових колоїдів і грунту. При висушуванні грунту змінюються її електрокінетіческіе властивості, зокрема заряд, що пов'язано зі зменшенням катіонів в дифузному шарі, т. Е. Із зменшенням дисоціації поверхневих сполук (Н. І. Горбунов).
Перехід калію в нерухому форму може здійснюватися в результаті біологічного його поглинання.
Закріплення калію в грунті в труднообменном або Необмінна стані може мати місце також в результаті входження калію в кристалічну решітку монтмориллонита.
Тому грунту з великою кількістю монтмориллонита міцно пов'язують іони калію.
Фіксація калію в необмінної формі частково оборотна.
Для живлення рослин найбільше значення мають обмінні катіони, бо вони є джерелом поповнення ґрунтового розчину елементами мінеральної їжі. Завдяки знаходженню катіонів в поглинає комплексі вони довго затримуються в грунті і поступово задовольняють потребу рослин.
Кілька менше значення мають в цьому відношенні Необмінна катіони. Проте новітніми дослідженнями встановлено, що рослинам частково доступний і Необмінна калій, пов'язаний в грунті з різними мінералами.
Поглинання аніонів. Поряд з поглинанням катіонів грунти мають поглинальною здатністю і щодо аніонів. Енергія і характер поглинання у різних аніонів різні.
В цьому відношенні зустрічаються в грунтах аніони можуть бути розділені на 3 групи. До першої групи належать аніони, які добре поглинаються грунтами хімічно, даючи з катіонами ґрунтового розчину нерозчинні сполуки: аніони фосфорної кислоти (Н2РО4 +, НРО4 ++, РО4 +++), а також деяких органічних кислот, кремнекислоти. При взаємодії ґрунтових розчинів з такими катіонами, як Са, Mg, ці аніони утворюють опади, які і закріплюються в грунті.
До другої групи можуть бути віднесені аніони соляної, азотної і азотистої кислот (Cl, NO 3, NO 2), солі яких легко розчиняються у воді; вони не можуть поглинатися ні хімічної чи фізико-хімічно, але про <ні поглинаються живими організмами, т. е. біологічно.
До третьої групи належать аніони SO 4 ++, СО3 ++ і деяких органічних кислот, які займають проміжне положення між двома першими групами; поглинання їх в умовах нейтральної та лужного середовища зазвичай має характер хімічного поглинання. Зокрема, аніон SO 4 ++, зв'язуючись в грунтах кальцієм, дає гіпс (CaSO 4 ∙ 2 H 2 O), аніон СО3 ++ випадає у вигляді СаСО3.
За деякими даними (І. Н. Антипов-Каратаєв, А. І. Рабінерсон), поглинання аніонів хлору та нітратів можливо в результаті перезарядки ґрунтових колоїдів кислотами. Однак такого роду явище спостерігається тільки при перезарядці червоноземів, що містять багато полуторних окислів; що ж стосується інших грунтів, наприклад чорноземів і солонців, то така перезарядка не вдавалася навіть в умовах великої кислотності розчину.
Останнім часом дослідами встановлено, що аніони можуть поглинатися на поверхні позитивно заряджених колоїдів і здатні до обмінного витіснення при взаємодії з аніонами інших солей.
Кислотність и лужність грунту. Залежно від складу поглинених катіонів, а також від наявності в грунті водно-розчинних кислот, їх гидролитически кислих або лужних солей і карбонатів кальцію грунтовий розчин може мати кислу, лужну або нейтральну реакцію.
Реакцію ґрунтового розчину виражають величиною рН, що представляє собою негативний логарифм концентрації водневих іонів в розчині. За величиною рН грунту ділять на наступні групи.
Кислу реакцію мають дерново-підзолисті і болотні грунти, нейтральну - чорноземні грунти, лужну - каштанові грунти, сіроземи і солонці.
У грунтознавстві розрізняють дві форми кислотності - актуальну і потенційну.
Під актуальною кислотністю зрозуміло концентрація вільних водневих іонів в грунтовому розчині, т. Е. В рідкій фазі грунту.
Під потенційною кислотністю розуміється кислотність, обумовлена наявністю іонів водню і алюмінію в поглиненому стані.
Актуальна кислотність ґрунтового розчину викликається головним чином розчинними органічними кислотами, що утворюються в грунті при розкладанні органічних речовин. Далі підкисляючу дію на грунтовий розчин в дуже малому ступені може надавати вуглекислота. При розчиненні СО2 у воді утворюються молекули Н2СО3, які, діссоцііруя на іони водню і НСО3, подкисляют розчин.
Крім того, фактором актуальною кислотності в грунті можуть бути гидролитически кислі солі А1 і Fe, які у водних розчинах гидролитически розщеплюються, звільняючи при цьому кислоту. Прикладом такого роду солей може служити хлористий алюміній, який при взаємодії з водою розщеплюється в такий спосіб:
Настає внаслідок цього гідролізу соляна кислота і створює кислу реакцію розчину.
Однак всі ці явища, що викликають кислотність ґрунтового розчину, мають місце тільки в грунтах, ненасичені підставами.
У грунтах ж, насичених підставами, актуальна кислотність не виявляється. Актуальну кислотність можна визначити в водній витяжці з грунту.
На відміну від актуальної потенційна кислотність є як би прихованої, або пов'язаної, по відношенню до грунтової розчину, виявленої тільки в результаті обмінної реакції між поглинає комплексом і грунтовим розчином.
Потенційна кислотність, в свою чергу, підрозділяється на 2 види - обмінну і гідролітичну.
Обмінна кислотність викликається водневими іонами, які можуть витіснити з поглинаючогокомплексу впливом на грунт розчинами нейтральних солей, т. Е. Солей, утворених з'єднанням сильних основ з сильними ж кислотами, наприклад NaCl і К Cl:
Крім поглиненого водню, причиною обмінної кислотності в підзолистих грунтах може служити також рухливий алюміній. Якщо в грунті є обмінні іони алюмінію, то при взаємодії грунту з нейтральними солями алюміній буде знаходитися і в грунтовому розчині:
Утворений при цьому хлористий алюміній далі гидролитически розщеплюється і створює кислу реакцію грунтового, розчину:
Таким чином, обмінна кислотність грунтів може залежати як від наявності в них обмінного Н +, так і обмінного А1 +++ в найрізноманітніших співвідношеннях.
Обмінна кислотність в грунтах визначається зазвичай за допомогою розчину будь-якої нейтральної солі, найчастіше КС1.
Під гидролитической кислотністю розуміються водневі іони поглинаючогокомплексу, що витісняються розчинами гидролитически лужних солей, т. Е. Солей, утворених сильними основами і слабкими кислотами. Прикладом таких солей є оцтовокислий натрій (CHaCOONa) і оцтовокислий кальцій [Са (СН3СОО) 2], мають слаболужну реакцію (рН = 8,2 - 8,4).
Ці солі мають здатність у водних розчинах гидролитически розщеплюватися на слабку кислоту і серйозна причина, яка повідомляє розчину лужну реакцію.
Для визначення гідролітичної кислотності в лабораторії найчастіше застосовується сірчанокислий натрій.
Уксуснокислий натрій, як і інша подібна сіль, в воді гидролитически розпадається з утворенням лугу і слабкою оцтової кислоти:
При взаємодії уксуснокислого натрію з підзолистої грунтом натрій лугу вступає в поглинаючий комплекс, а в розчині утворюється так звана гидролитическая кислотність.
Ця взаємодія розчину оцтовокислого натрію з підзолистої грунтом можна змалювати таку картину:
Досвід показує, що при обробці грунтів гидролитически лужними солями з поглинаючогокомплексу витісняється водню більше, ніж при обробці нейтральними солями.
Це пов'язано з тим, що при взаємодії грунту з розчином гидролитически лужних солей відбувається більш повна дисоціація йоногенних груп і в дифузному шарі з'являється більшу кількість йонів водню, здатних до обмінних реакцій. Катіони гидролитически лужних солей витісняють як ті іони водню, які здатні до обміну при кислому і нейтральному реакціях, так і ті іони водню, які додатково дисоціюють при лужної реакції. Тому найбільш повне уявлення про кількість спожитих водневих іонів в тій чи іншій дерново-підзолисті грунті ми отримуємо на підставі визначення гідролітичної кислотності.
Грунти, в поглинає комплексі яких знаходиться Na, мають лужну реакцію.
Лужна реакція грунту, насиченою Na, обумовлюється головним чином наявністю соди, яка утворюється в результаті взаємодії ґрунту з грунтовим розчином, що містить в собі ту чи іншу кількість вуглекислого кальцію.
Процес утворення соди в грунті, насиченою Na, можна схематично представити в наступному вигляді:
Виникнення лужної реакції може викликати також вуглекислий кальцій, який при взаємодії з водою в присутності вуглекислого газу в значній мірі переходить в гідрокарбонат:
Гідроліз вуглекислого кальцію як гидролитически лужної солі викликає подщелачивание грунту.
Характер реакції грунтового середовища, в свою чергу, найбезпосереднішим чином впливає на біологічні властивості грунту. Найбільш сприятливими біологічними властивостями володіють грунти з нейтральною і слабокислою реакцією; менш сприятливими - грунту кислі і лужні, бо як кислотність, так і лужність середовища гнітюче діють на культурні рослини і мікроорганізми, гальмують їх зростання і розвиток. Кислотність грунту, крім того, сприяє розвитку переважно грибів на відміну від ґрунтів нейтральних, де мікробіологічні процеси зобов'язані головним чином життєдіяльності бактерій.
Отже, зі складом поглинених катіонів в найтіснішому зв'язку знаходяться фізичні, хімічні та біологічні властивості грунту, і в агрономічному відношенні тому небайдуже, ніж насичена грунт.
При наявності у поглинає комплексі катіонів Н + грунт має кислу реакцію, погану структуру, легко розпадається в зіткненні з водою, а внаслідок цього і несприятливі фізичні властивості, що негативно впливають на розвиток культурних рослин.
Ще більш несприятливими властивостями характеризується грунт, насичена катіонами Na +. Лужність реакції, гнітюче діє на рослини, сильне запливання при зволоженні, надзвичайний затвердіння при висиханні - такі відмінності цих грунтів.
Лише поглинений Са ++ повідомляє грунті сприятливі фізичні, хімічні та біологічні властивості, якими визначається агровиробнича цінність грунту. Звідси стає зрозумілою та велика роль, яку відіграє кальцій в почвообразовательних процесах і родючості грунту.
Тому збагачення дерново-підзолистих грунтів кальцієм шляхом вапнування становить одне з корінних заходів щодо підвищення їх продуктивності. Внесена вапно нейтралізує кислотність грунтів, поліпшує їх структуру, а разом з тим і їх фізичні властивості, створює сприятливі умови для інтенсивного розвитку біологічних процесів; іншими словами, вапнування істотно змінює в кращу сторону всі основні властивості дерново-підзолистих грунтів.
Поліпшення ж грунтів, насичених Na +, досягається за допомогою гіпсування. При цьому поглинений Na + буде заміщатися Са ++, а витіснений в розчин Na + утворює нейтральну, практично нешкідливу для рослин і легко вимивається з грунту сіль Na 2 SO 4. Таким чином, внесення гіпсу в грунт, насичену Na +, з одного боку, призводить до утворення стійкої структури, а отже, і до створення сприятливих фізичних властивостей, а з іншого - усуває і саму причину, яка породжує лужність грунту.
Отже, поліпшення хімічних властивостей ґрунтів, засноване на явищі обмінної адсорбції, має велике виробниче значення в практиці землеробства.
Буферна здатність ґрунтів та її значення. З поглинальною здатністю грунтів тісно пов'язана буферність грунтів.
Під буферної здатністю грунтів розуміється здатність їх протистояти різким змінам актуальною реакції при введенні в них кислот або лугів і кислих або лужних солей.
Це властивість грунтів наочно проявляється в тому, що якщо вводити в грунту слабкі розчини кислот або лугів, а також кислих або лужних солей, то реакція ґрунтового розчину (рН) буде змінюватися не відповідно кількостей внесених речовин, а в значно меншому ступені. Будь-яка грунт, таким чином, по відношенню до вводиться в неї кислим або лужним з'єднанням є до певної міри нейтралізатором, що знижує дію цих речовин.
Буферна здатність ґрунтів являє собою досить складне явище, обумовлене рядом процесів.
Встановлено, що суміш з розчину слабкої кислоти з її сіллю з одним з сильних підстав є у високому ступені буферної. При додаванні до такого розчину кислот або лугів реакція розчину буде змінюватися поступово і в дуже малому ступені. Такого роду суміші кислот з їх солями можуть перебувати і в грунті, будучи одним з істотних факторів, що обумовлюють собою явище буферности.
Здатність грунтів протистояти зрушення реакції в кислу сторону залежить від наявності в грунті надлишку карбонатів кальцію та інших металів. Зрозуміло, що при внесенні в такі грунту кислих з'єднань останні будуть певною мірою нейтралізовані карбонатами і реакція ґрунтового розчину в даному випадку не зміниться зовсім або ж зміниться, але в дуже непомітною ступеня:
Тому карбонатні грунти завжди мають досить високою буферностью щодо кислих з'єднань.
Аналогічним же чином пояснюється буферноеть грунтів, в грунтовому розчині яких присутні вільні кислоти і їх кислі солі. Якщо в ці грунту вносити лужні сполуки, то і тут виявиться явище буферности, т. Е. Реакція ґрунтового розчину не зрушиться різко в лужну сторону, оскільки внесені лужні речовини неминуче будуть нейтралізовані грунтової кислотністю.
Дуже важливим фактором буферности грунтів щодо кислих солей є велика величина ємності поглинання і висока насиченість грунту підставами.
При внесенні в такі грунту кислих з'єднань їх водень перейде в поглинене стан, а в розчині утворюється нейтральна сіль, завдяки чому реакція ґрунтового розчину зміниться в малому ступені:
У грунтах, ненасичені підставами, т. Е. Містять в собі поглинений водень, таким же шляхом нейтралізуються і вносяться до них різного роду лужні речовини, наприклад Са (ОН) 2:
Як кислоти, так і луги можуть вступати в з'єднання з такими електронейтральних (амфотерними) речовинами, як білки, в результаті чого реакція кислот і лугів буде значно знижуватися. Білкові ж з'єднання у вигляді білка рослинних залишків, тел відмерлих бактерій і т. Д. Завжди в тій або іншій кількості присутні в грунті. Тому і даний фактор робить свій буферне дію відносно тих кислих або лужних сполук, які виникають в грунті в результаті протікають в ній грунтоутворювального процесів або ж вносяться ззовні у вигляді тих чи інших удобрювачів речовин. Такі ті основні фактори, які обумовлюють явища буферності. Буферна грунтів має велике позитивне значення.
Культурні рослини можуть нормально розвиватися тільки в середовищі, що має слабокислу, нейтральну або близьку до неї слаболужну реакцію.
Тим часом в грунті можуть утворюватися як кислоти, так і луги: кислоти - в результаті розкладання органічних залишків і при внесенні в грунт фізіологічно кислих солей, лугу - головним чином при добриві грунтів фізіологічно лужними солями. Накопичення цих сполук в грунті могло б призводити до різких змін реакції ґрунтового розчину до шкідливих для рослин меж. Однак насправді цього не відбувається завдяки наявності буферної здатності грунтів.
Різні грунти мають різну буферностью: піщані ґрунти, наприклад, менш буферні, ніж грунту суглинні і глинисті. Грунти, багатші перегойнимі речовинами, є в той же час і більш буферними.
З цього стає зрозумілим, що систематичне збагачення грунтів органічними речовинами є одним з найважливіших агротехнічних прийомів підвищення буферної здатності грунтів.
Біологічна поглинальна здатність ґрунтів. У поглинаючи ванні і закріпленні від вимивання поживних речовин у грунті досить важливу роль відіграє біологічна поглинальна здатність. Біологічне поглинання викликається життєдіяльністю населяють грунт мікроогранізмов і рослин, які, засвоюючи з грунту рухливі сполуки азоту, фосфору, сірки, калію та інших елементів, переводять їх в тканини власного тіла. У такому вигляді поживні елементи і утримуються в грунті від вимивання їх атмосферними опадами.
Після відмирання і мінералізації відмерлих частин рослин і мікроорганізмів укладені в них поживні речовини знову переходять в грунт, створюючи тим самим сприятливі харчові умови для нових поколінь рослин.
Слід зазначити, що рослини витягають не всі елементи, наявні в грунті, а переважно ті, які мають життєво важливе значення. Тому біологічне поглинання завжди пов'язане з накопиченням в грунті головним чином біологічно важливих елементів.
Біологічне поглинання, пов'язане з життєдіяльністю мікроорганізмів, в значній мірі включає в себе фізичне, фізико-хімічне і хімічне поглинання.
Грунтові мікроорганізми, наближаючись за розмірами до колоїдам, володіють багатьма їх властивостями, особливо в тому випадку, коли мікроорганізми мертві. На їх поверхні може відбуватися обмін катіонів, не виключається також і обмін аніонів, так як білок, що входить до складу організмів, має амфотерний природу.
В живих організмах ці реакції ускладнюються рядом інших процесів. Наприклад, поряд з обміном іонів електроліти поглинаються організмами як складова частина живильного розчину.
Поряд з поглинанням ними різних речовин мікроорганізми самі можуть поглинатися грунтом і її складовими частинами, Природа цього поглинання ще повністю не розкрита, проте південно вказати на наступні можливі випадки: 1) механічне поглинання мікроорганізмів в найтонших капілярах грунту, 2) коагуляція і осадження мікроорганізмів електролітами разом з іншими високодисперсними частинками і 3) тяжіння мікроорганізмів поляризаційними силами.
Для поглинання мікробів грунтом велике значення має дисперсність. Грубодисперсні частки, наприклад пісок, майже не затримують бактерій, в той час як грунту, що містять багато високодисперсних частинок, затримують до 90% і більше мікробів (Н. І. Горбунов).
Біологічне поглинання має величезне практичне значення у всіх ґрунтових зонах: біологічний фактор в грунтоутворенні є провідним фактором, що визначає в кінцевому рахунку агровиробничу цінність грунту.
Але особливо велика роль біологічного поглинання в областях з вологим кліматом і притому на грунтах легенів, піщаних і супіщаних, де в силу надмірної промиваемості біологічне поглинання є єдиним надійним способом утримування і накопичення необхідних для рослин поживних речовин, а отже, і підтримки ґрунтової родючості на високому рівні.
- Джерело-
Гаркуша, І.Ф. Грунтознавство / І.Ф. Гаркуша.- Л .: Видавництво сільськогосподарської літератури, журналів і плакатів, 1962.- 448 с.
попередня глава ::: до змісту ::: наступна глава