Види поглинальної здатності грунтів

К. К. Гедройц виділив п'ять видів поглинальної здатності грунтів: механічну, біологічну, хімічну, фізичну та фізико-хімічну.

Механічна поглинальна здатність. Це властивість грунту затримувати в своїх порах частинки з фільтруються суспензій. Механічне поглинання залежить від гранулометричного складу і складення грунту. Глинисті і суглинні грунту поглинають навіть тонкодисперсні частинки. У піщаних грунтів пухке Великопористий складання, тому вони слабкіше поглинають зважені частинки.

На механічному поглинанні заснований прийом кольматажу (замулювання) для зменшення фільтрації води через дно і стінки каналу. Кольматаж застосовують також для поліпшення водних і фізичних властивостей закамненних і грубозернистих піщаних грунтів.

Біологічна поглинальна здатність. Обумовлена ​​виборчим поглинанням рослинами і мікроорганізмами необхідних для їх життя елементів (азоту, фосфору, калію та ін.). Засвоювані ними розчинні сполуки перетворюються в білкові речовини, нуклеїнові кислоти, клітковину та інші компоненти живих тканин. Завдяки біологічному поглинанню грунт систематично збагачується органічною речовиною, азотом і зольними елементами живлення. При цьому значно зменшується геохімічний стік мінеральних добрив, внесених у грунт.

Хімічна поглинальна здатність. Цей вид поглинальної здатності пов'язаний з утворенням нерозчинних у воді сполук. При взаємодії катіонів Са 2+. Al 3+. Fe 3+ і частково Mg 2+ з розчинними у воді сульфатами, карбонатами і фосфатами утворюються йерастворімие з'єднання, що випадають в осад. Наприклад, при внесенні в грунт фосфорного добрива в результаті взаємодії аніона фосфорної кислоти з катіоном кальцію випадає в осад ортофосфат кальцію:

Фізична поглинальна здатність. В результаті фізичної поглинальної здатності молекули концентруються на поверхні ґрунтових частинок.

Адсорбцією називають здатність грунту поглинати цілі молекули поверхнею дисперсних частинок. В основі цього явища лежить сила молекулярного тяжіння. Вона зумовлена ​​вільною енергією молекул і іонів, що знаходяться на поверхні твердої фази грунту. Чим сильніше ступінь роздробленості частинок і чим більше їх загальна поверхня, тим сильніше буде адсорбційна здатність грунту.

Підґрунтям поглинаються різні солі з розчинів і газоподібні речовини. При цьому деяка частина розчинних з'єднань утримується від вимивання, а газоподібні сполуки, наприклад аміак, від випаровування в атмосферу.

Однак такі речовини, як нітрати і хлориди, грунтом чи не поглинаються. Тому нітратні добрива краще вносити незадовго до посіву сільськогосподарських культур або у вигляді підгодівлі. Це запобіжить забруднення водойм і забезпечить більш ефективне використання добрив.

Фізико-хімічна поглинальна здатність (обмінна адсорбція). Це здатність грунту обмінювати деяку частину катіонів дифузного шару колоїдної міцели на еквівалентну кількість катіонів, що знаходяться в грунтовому розчині. Відомо, що мінеральні солі і кислоти в грунтовому розчині в певній мірі дисоціюють (розпадаються) на катіони і аніони. Оскільки велика частина грунтових колоїдів має негативний заряд, то з розчину поглинаються в основному позитивно заряджені іони, тобто катіони. Обмін катіонів ґрунтового розчину на катіони, що знаходяться у твердій фазі грунту, відбувається еквівалентно.

К. К. Гедройц встановив, що в грунті крім розчинених у воді катіонів присутні нерозчинні катіони, що знаходяться в поглиненому стані. Вони пов'язані з предколлоідной і особливо з колоїдної фракціями.

Грунтовим що поглинає комплексом (ППК), по К. К. Ґєдройцеві, називається вся сума органічних і мінеральних колоїдів грунту разом з поглиненими ними іонами. З мінеральних грунтових негативно заряджених колоїдів в ППК входять група глинистих мінералів (монтморилоніт, бейделліт, каолініт, галлуазіт і ін.), Гідроксиди кремнію, марганцю. Гідроксиди заліза і алюмінію відносяться до амфолітоідам: в кислому середовищі вони заряджені позитивно, а в лужному - негативно.

Органічні грунтові колоїди представлені гумусними речовинами. Вони мають негативний заряд. Крім того, в ППК входять бактеріальні клітини, а також різні комплексні органо-мінеральні сполуки колоїдної природи.

ППК в різних грунтах залежить від їх гранулометричного і мінералогічного складів, від вмісту гумусу, тобто від загального змісту колоїдів.

Ємність катіонного обміну (ємність поглинання по К. К. Ґєдройцеві) - це максимальна кількість обмінних катіонів, яке може утримати грунт в обмінно-поглиненому стані, виражене в мг · екв / 100 г грунту. Піщані грунти мають найнижчу ємність катіонного обміну - 1. 5 мг • екв / 100 г грунту, супіщані - 7. 8, суглинні - до 15. 18, глинисті - 25. 30 мг · екв / 100 г грунту і вище.

Ємність катіонного обміну в гумусових горизонтах, як правило, вище, ніж в материнській породі. Так, у верхньому горизонті чорнозему вона досягає 50. 60 мг • екв / 100 г грунту.

До складу поглинених катіонів входять катіони кальцію, магнію, водню, калію, натрію, амонію, заліза і алюмінію. Енергія поглинання катіонів залежить від валентності. Сильніше поглинаються двовалентні катіони (Са 2+. Mg 2+), слабкіше - одновалентні (Na +. NH4. До +). Іон водню становить виняток, його енергія поглинання у багато разів перевершує енергію поглинання навіть двовалентних катіонів. Поглинання катіонів грунтом сильно залежить від їх концентрації в грунтовому розчині. Катіони з більшою концентрацією в розчині сильніше витісняють з ППК інші катіони.

Якісний і кількісний склад ППК в грунтах різних типів істотно відрізняється. Так, в чорноземах ППК насичений головним чином Са 2+ і Mg 2+. Відомо, що ці двовалентні катіони викликають коагуляцію колоїдів і здатні утримувати одночасно дві колоїдні частинки. А так як в чорноземах міститься ще й достатня кількість гумусу, то в них формується цінна структура.

У грунтах, що знаходяться на північ від чорноземної зони, крім кальцію і магнію в ППК присутній катіон водню, який створює кислу реакцію. У південних грунтах поряд з кальцієм і магнієм присутній катіон натрію.

Особливо багато поглиненого Na + в солонцях. Грунти, насичені натрієм, у вологому стані набухають, а при висиханні сильно зменшуються в об'ємі, в них виникають вертикальні тріщини, утворюючи стовпчасті окремо.

Залежно від наявності поглиненого водню грунту поділяються на насичені і ненасичені підставами. До грунтів, насиченим підставами, відносять чорноземи, каштанові грунти, сіроземи. В їх поглинає комплексі знаходяться тільки катіони Са 2+. Mg 2+. Na +. ненасичені основа

нями грунту - це підзолисті, дерново-підзолисті, сірі лісові, болотні та інші грунти тайгово-лісової і лісостепової зон. У них поряд з катіонами Са 2+ і Mg 2+ містяться катіони Н + і А1 3+. Ступінь насиченості грунтів підставами,%, обчислюють за формулою

де S - сума поглинених підстав, мг • екв / 100 г грунту; Н - гідролітична кислотність, мг · екв / 100 г грунту.

Іон алюмінію чинить негативний вплив на ріст і розвиток сільськогосподарських рослин тільки в умовах сильнокислой реакції. При наявності в розчині іона водню іон алюмінію стає рухомим і може з'являтися як в грунтовому розчині, так і в ППК.

Таким чином, властивості грунту в значній мірі залежать від складу обмінних катіонів. Грунти, що містять Са 2+ і Mg 2+. мають реакцію, близьку до нейтральної, вони добре оструктурени і володіють сприятливими фізичними властивостями. Грунти, в ППК яких поряд з Са 2+ і Mg 2+ міститься значна кількість Na +. мають лужну реакцію, погано оструктурени і важко піддаються обробці.

Для грунтів, ненасичені підставами, характерні кисла реакція і слабка структура.

Ступінь поглинання аніонів грунтом залежить від природи аніона, складу колоїдів і реакції середовища. При хімічному поглинанні аніони фосфорної кислоти взаємодіють з кальцієм, алюмінієм і залізом. Утворені нерозчинні фосфати кальцію, алюмінію і заліза накопичуються в грунті у вигляді опадів. Фізико-хімічне поглинання аніонапроісходіт при взаємодії його з дифузним шаром полуторних оксидів і потенціалопределяющего шаром негативно заряджених колоїдів. При цьому підвищується ємність обміну і посилюється поглинання катіонів. У кислому середовищі активність полуторних оксидів підвищується, тому посилюється поглинання аніону фосфорної кислоти.

Поглинання фосфат-іона грунтами має негативне і позитивне значення. З одного боку, аніон поглинений обмінним шляхом, з часом втрачає активність до обміну, а що утворилися при хімічному поглинанні важкорозчинні опади також малодоступні для рослин. З іншого боку, фосфатний іон при всіх видах поглинання витягується з великої геологічного кругообігу і утримується в грунті. Для більш ефективного використання фосфорних добрив їх вносять в грунт в гранульованому вигляді, в результаті чого аніон фосфорної кислоти може споживатися корінням рослин більш тривалий період. Порошкові форми фосфорних добрив швидко переходять в недоступні для рослин сполуки.