Природа ґрунтової кислотності та лужності

Реакція середовища має істотне значення для спрямованості ґрунтових процесів та рівня ґрунтової родючості. Кислотно-лужні умови залежать від типів ґрунтів, їх підтипових, родових відмінностей і можуть коливатися в широких межах. Чорноземи, коричневі ґрунти, сіроземи характеризуються нейтральними умовами. Лужна реакція спостерігається у солонців та солонцюватих ґрунтів. Кислі умови типові для ґрунтів вологих лісів (підзолисті, сірі та бурі лісові, червоноземи, жовтоземи та ін.). Кислотність ґрунту викликається іонами водню. Розрізняють актуальну та потенційну кислотність.

Актуальна кислотність ґрунтів– це концентрація іонів Н + у ґрунтовому розчині в грамах-еквівалентах (моль) на 1 літр, що виражається величинами pH, де pH = -lg [Н + ].

Чиста вода неелектропровідна, але при 25 °С з одного моля води дисоціює на іони 0,0000001 або 1x10-7 моль води. Оскільки кількість іонів у чистій воді Н + = ОН - , то дисоціацію води характеризують іонним твором:

К = [Н + ] х [ОН - ] = [1х10 -7] х [1х10 -7] = 10 -14.

Коефіцієнт К – константа показує, що ця величина не змінюється за будь-яких змін кількості іонів Н + і ОН - . Припустимо, що з додаванні лугу концентрація іонів ВІН " дорівнювала 10 -4 , отже концентрація іонів Н + буде 10 -10 . Інший випадок: додали кислоту. Концентрація іонів стала 10 -4 , отже концентрація іонів ВІН " буде 10 -10 . іонний добуток води, його помножувачі прийнято позначати показником pH, причому негативним логарифмом (ступінь, в яку зводиться 10, записується зі зворотним знаком) Пишуть: рН = 6.

Життя тварин та рослин може протікати при pH від 2,5-3 до 10-10,5. За межами цих концентраційіонів водню прояв життя вкрай обмежений. Той самий, навіть трохи більший, розмах pH ми зустрічаємо і в ґрунтах.

Розмір pH є найбільш стійким генетичним показником конкретного грунту. Варіювання pH у межах типових значень становить 5-10%. Будь-яка зміна реакції середовища призводить до різкої зміни характеру ґрунтоутворення.

Потенційна кислотність– це кількість обмінних іонів Н+ та А1 3+ у складі ґрунтового поглинаючого комплексу (ППК), що виражається у міліграм-еквівалентах на 100 грамів ґрунту (м.-екв./100г).

У водному середовищі відбуваються реакції:

[ППК]Н + + КСl ↔ [ППК]К + + НСl,

[ППК]Аl 3+ + 3KCl ↔ [ППК]ЗК + + АlСl3,

В результаті реакцій обміну поглинені іони Н + і Аl 3+ визначають концентрацію іонів Н + у ґрунтовому розчині або його pH, тобто потенційна кислотність є прихована в ППК кислотність.

Потенційна кислотність поділяється на обмінну та гідролітичну.Обмінна кислотністьвиявляється при взаємодії з ґрунтом нейтральних солей.Зазвичай для її визначення використовують розчин КСl. Кислота, що утворюється в розчині, відтитрується лугом, а сама кислотність виражається в м.-екв на 100г грунту. При взаємодії грунтів із нейтральною сіллю в повному обсязі протони переходять у розчин, оскільки у системі встановлюється динамічна рівновага:

[ППК]Н++ КСl [ППК]К++ НСl.

Гідролітична кислотність виявляється при впливі на ґрунт гідролітично лужної солі:

[ППК]Н + + CH3COONa ↔ [ППК]Nа + + СН3СООН.

Оцтова кислота, як слабогідролізована сіль, практично пов'язує всі водневі іони і відбувається практично повне витіснення протонів із ґрунтового поглинаючого комплексу. Тому у всіх агромеліоративних розрахункахкористуються даними визначення гідролітичної кислотності для встановлення доз СаСО3 при ліквідації надлишкової кислотності. Цей прийом називають вапнуванням ґрунтів. У присутності вуглекислоти вапно перетворюється на розчинний бікарбонат і відбувається необмінне поглинання Н + :

Потреба грунтів у вапненні визначають за ступенем насиченості грунтів основами, за співвідношенням між поглиненими Са 2+ + Mg 2+ і Н + + Аl 3+ .

Це ступінь насиченості ґрунтів основами, що виражається у відсотках від ємності обміну:

V=S/E x 100=S/S+H x 100,

де V – ступінь насиченості ґрунтів основами, %; S – сума обмінних основ, м.-екв/100 г; Е - ємність поглинання, м-екв/100 г; Н - гідролітична кислотність, м.-екв/100 г.

На підставі польових дослідів встановлено таку приблизну шкалу:

V	Потреба у вапнуванні
Нижче 50	Дуже потребують вапна
Від 55 до 70	Середні потреби
70-80	Слабопотребу
Вище 80	Не потребують вапна

Розрізняють також актуальну та потенційну лужність. Актуальна лужність ґрунтів обумовлена ​​присутністю в ґрунті гідролітично лужних солей: Na2CO3, NaHCO3, Са(НСО3)2 МgСО3, Мg(НСO3)2 та ін.

Ці солі збільшують концентрацію іонів ВІН - у ґрунтовому розчині, pH стає лужною.

Потенційна лужністьхарактерна для грунтів солонцюватих, що містять обмінний натрій:

Отже, потенційна лужність – не що інше як солонцюватість ґрунтів.

Значення солей, що зустрічаються у ґрунтах, у формуванні реакції ґрунтового середовища ілюструє табл. 25:

Реакція (pH) розчинів сполук, що зустрічаються у ґрунтах

З'єднання	pH	З'єднання	pH
Na2CO3	12-13	CaSO4	7,0
CaCO3 без СO2	10,2	Н2O	6,7-7,1
СаСО3+СО2	8,5	NaSO4, NaCl	6,5-6,8
МgСO3	11,5	NH4Cl	4,7
Са(НСO3)2	6,1-8,4	Н2СO3	3,9-5,7
NaHCO3	8,5-9,5	KAl(SiO4)2, AlCl3	2-4

Сильно кислу реакцію середовища (pH 2-4) можуть створювати при окисленні різні сульфіди, які містяться в засолених приморських болотах або у відвалах вугільних кар'єрів та шахт:

У створенні певної реакції середовища велика роль органічних залишків. Лісова підстилка підзолистих і сірих лісових ґрунтів зазвичай має pH 3,5-5,0. Гумусові ж речовини, що утворюються в цій підстилці, кисліші – 3,0-3,5. Особливо кислі продукти розкладання мохів – pH 2,5-3,0. При розкладанні рослинного опаду в лісових біогеоценозах утворюються і вільні органічні кислоти типу оцтової, щавлевої, лимонної та ін.

Антропогенні підкислення ґрунтів викликаються кислими продуктами фабричних та заводських відходів, що потрапляють в атмосферу: хлор та соляна кислота, сірководень та сірчистий ангідрид, оксиди азоту, сполуки алюмінію, вуглекислота. Західноєвропейські та скандинавські дослідники відзначають pH атмосферних опадів 4,0,3,0,2,0.

---