Лабораторна робота № 9

Тема. Визначення дози вапна для меліорації кислих ґрунтів

1 Мета роботи. Визначення дози вапна для хімічної меліорації кислих ґрунтів залежно від величин рН і механічного складу ґрунту.

Вихідні дані:

1. Величина рН агровиробничої групи ґрунтів.

2. Показник рН сольової витяжки.

3. Механічний склад ґрунту.

4. Глибина орного горизонту.

5. Щільність складення ґрунту (таблиця 9.2).

Тривалість роботи – 4 год.

2 Теоретичні відомості

Реакція ґрунту проявляється при взаємодії його з водою або розчинами солей. Вона визначається наявністю і співвідношенням в ґрунтовому розчині водневих (Н⁺) і гідроксильних (ОН^-) іонів. Величину активної реакції виражають в одиницях рН – десятковий логарифм концентрації Н⁺ – іонів з від’ємним знаком:

рН = - lg [H⁺].

Вода в звичайних умовах розпадається на іони Н⁺ і ОН^-. Концентрація їх незначна.

Добуток концентрацій [H⁺] • [OH^-] = 10^-14.

В ідеально чистій воді концентрація цих іонів однакова:

[H⁺] = [OH^-] = 10^-7.

Збільшення концентрації іонів Н⁺ (доливання кислоти) зумовлює кислу реакцію ґрунтового розчину [H⁺] > 10^-7.

Збільшення концентрації основ підвищує концентрацію іонів ОН^-. Розчин набуває лужної реакції [OH^-]> 10^-7.

У нейтральних розчинах, в яких [H⁺] =[OH^-]=10^-7, величина рН=7, в кислих – менше 7, в лужних – більше 7.

У ґрунтах рН коливається від 3-3, 5 (верхові торф’яники) до 8-9 (солончаки і солонці). Оптимальний показник рН (близько 7) характерний для некарбонатних ґрунтів, ґрунтовий вбирний комплекс яких повністю насичений Ca та Mg.

Залежно від стану іонів Н⁺ розрізняють актуальну і потенціальну кислотність.

Актуальна кислотність ґрунту зумовлена наявністю вільних іонів водню у ґрунтовому розчині. Залежить від наявності в ґрунтовому розчині вільних кислот, гідролітично кислих солей, ступеня їх дисоціації. Актуальна кислотність ґрунту вимірюється при взаємодії ґрунту з дистильованою водою (рН водний), при розведені 1: 2, 5 (у водних витяжках) або у пасті. Деколи рН ґрунту визначається за допомогою електрода безпосередньо в ґрунті за природних умов.

Потенціальна кислотність – здатність ґрунту при взаємодії з розчинами солей вести себе як слабка кислота. Потенціальна кислотність зумовлена наявністю в ґрунтовому вбирному комплексі увібраних іонів водню Н ⁺ і алюмінію Al⁺³, які перебувають у твердій фазі ґрунту.

В органічних горизонтах головну роль у формуванні кислотності відіграє обмінний водень, причому безпосереднім джерелом його служать органічні кислоти, включаючи гумусові, і вугільна кислота. При взаємодії з колоїдами водень цих кислот входить у їх дифузний шар, займаючи місце основ, які вилуговуються чи випадають в осад.

Кислотність мінеральних колоїдів пов’язана з наявністю у ґрунтовому вбирному комплексі обмінних іонів водню, алюмінію і заліза. Джерелом алюмінію і заліза є іони водню кристалічної решітки глинистих мінералів і гідроксидів.

Залежно від характеру взаємодії ґрунту з розчинами розрізняють дві форми потенціальної кислотності: обмінну і гідролітичну.

Обмінна кислотність виявляється при взаємодії з ґрунтом розчинів нейтральних солей. Для визначення обмінної кислотності використовують 1н розчин KCl (рН =5, 6). При взаємодії кислого ґрунту з розчином хлориду калію в результаті обміну калію на водень в розчині появляється соляна кислота, а при обміні на алюміній – хлорид алюмінію, який при гідролізі утворює сильну кислоту.

При рН ґрунту менше 4 – кислотність зумовлена в основному обмінним воднем, при рН від 4, 0 до 5, 5 – обмінним алюмінієм.Виражається в мг-екв/100г ґрунту або рН сольовим (КСl).

За величиною рН сольове ґрунти поділяються на: сильнокислі (< 4, 5), кислі (4, 6-5, 0), слабокислі (5, 1-5, 5), близькі до нейтральних (5, 6-6, 0), нейтральні (6, 1-7, 0).

Для слаболужних і лужних ґрунтів (рН> 7, 0) рН сольове не визначають.

Гідролітична кислотність виявляється при взаємодії ґрунту з розчинами гідролітично лужних солей (сильного лугу і слабкої кислоти).Для визначення гідролітичної кислотності використовують 1н розчин СН₃ СООNа (рН=8, 2).

Кількість оцтової кислоти, яка утворилася, визначають титруванням. Вона і характеризує гідролітичну кислотність ґрунту.

Гідролітична кислотність звичайно більша, ніж обмінна. Виражається в мг-екв/100г ґрунту.

Наявність потенціальної кислотності характерна для ґрунтів, збіднених лужноземельними металами (Са²⁺, Mg²⁺). Через відсутність основ органічна речовина в цих ґрунтах не закріплюється, вони бідні на поживні елементи, не містять хлоридів, сульфатів, карбонатів, їх ґрунтова маса погано оструктурена. Отже, ступінь кислотності ґрунтів є важливим показником під час оцінки генетичної і виробничої якості ґрунту.

За величиною рН ґрунти поділяються на сім агровиробничх груп:

1. рН < 4, 5 – сильнокислі;

2. рН = 4, 5-5, 5 – кислі;

3. рН = 5, 5-6, 5 – слабокислі;

4. рН = 6, 5 – 7, 0 – нейтральні;

5. рН = 7, 0 – 7, 5 – слаболужні;

6. рН = 7, 5 – 8, 5 – лужні;

7. рН > 8, 5 – сильнолужні.

Кожна агровиробнича група потребує певних меліоративних заходів.

Для нейтралізації надлишкової кислотності проводять вапнування ґрунтів. При внесенні вапна СаСО₃, реагуючи з вуглекислотою ґрунту, переходить у розчинну сполуку Са(НСО₃)₂.

Дозу вапна розраховують за гідролітичною кислотністю орного горизонту.

Доведено, що між рН сольової витяжки і гідролітичною кислотністю ґрунту певного механічного складу існує чітка кореляційна залежність. Враховуючи це, розроблені спеціальні таблиці, що дають змогу визначити дозу вапна за рН сольової витяжки (таблиця 9.1).

Таблиця 9.1 – Дози вапна залежно від рН і механічного складу ґрунту, m/га