Ємність поглинання та склад обмінно-поглинутих катіонів різних ґрунтів. Категорії ґрунтової родючості, їх суть і коротка характеристика
Контрольна робота
на тему:
Ємність поглинання та склад обмінно-поглинутих катіонів різних ґрунтів. Категорії ґрунтової родючості, їх суть і коротка характеристика
1. Ємність поглинання та склад обмінно-поглинутих катіонів різних ґрунтів
Загальна кількість усіх поглинутих (обмінних) катіонів, які можуть бути витіснені з ґрунту, називається ємністю поглинання, або ємністю катіонного обміну.
Останнє поняття було введено К.К.Гедройцем. Виражається ємність катіонного обміну в міліграм-еквівалентах на 100 г ґрунту (мг-екв/ 100 г ґрун-ту). Залежить від вмісту в ґрунті колої-дної та передколоїдної фракцій, будо-ви їх поверхні, природи ґрунтового поглинального комплексу, реакції середо-вища: а) при збільшенні ступеня дис-персності частинок ємність поглинан-ня підвищується; б) органічна частина володіє значно більшою ємністю погли-нання, ніж мінеральна; в) монтморилонітова група глин має більш високу ємність поглинання, ніж інші; г) з під-вищенням рН збільшується ємність по-глинання (ЄКО).
Під ємністю катіонного обміну розуміють суто фізико-хімічне (обмінне) еквівалентне поглинання катіонів. Єм-ність катіонного обміну визначають у ґрунтах за кількістю поглинутого іона Ва2+ (нейтральний катіон, якого дуже мало в ґрунтах) при рН 6,5. Залежно від типу грунту ємність катіонного обміну може змінюватися в межах від 2-3 до 70 мг-екв/100 г ґрунту (табл. 35).
Склад обмінно-поглинутих катіонів залежить від факторів і типу ґрунто-утворення, характеру сільськогосподарського використання ґрунту, рівня його оку-льтуреності і т.п. До поглинального комплексу всіх ґрунтів обов'язково входять кальцій і магній. У солонцюватих ґрунтах багато обмінного натрію, в ґрунтах підзолистого та латеритного типів ґрунтоутворення багато іонів водню й алюмінію. В ґрунтах чорноземного типу ґрунтоутворення переважають кальцій і магній. У ґрунті, як правило, є й інші катіони, необхідні для живлення рослин, однак вміст їх невисокий.
Суму обмінно-поглинутих катіонів кальцію, магнію, калію і натрію називають сумою обмінних основ. ЄКО - це сума обмінних основ і сума обмінно-поглинутих іонів водню (Н+) та алюмінію (А13+).
Ступінь насиченості основами можна визна-чити розрахунково. Так, ступінь насиченості ґрун-ту основами являє собою виражену в процентах кі-лькість обмінних основ по відношенню до загаль-ної суми обмінних катіонів (включаючи водень і алюміній), що входять до складу ГПК. Якщо в ґрунті не міститься обмінно-поглинутих катіонів водню й алюмінію або їх дуже мало, його називають насиченим основами, а якщо їх більше 20% від ЄКО, - ненасиченим.
V - ступінь насиченості
основами, %; S - сума обмінних основ,
мг-екв/100 г грунту; Т - ємність поглинання,
мг-екв/100 г грунту.
Зі складом обмінно-поглинутих катіонів пов'язані генетичні та агрономічні властивості ґрунтів. Найбільш цінний катіон кальцію, який сприяє коагуляції ґрунтових колоїдів, закріпленню гумусових речовин, створенню агрономічно-цінної структури ґрунтів, а отже, поліпшує агрофізичні властивості. Кальцій сприяє створенню фізіологічно зрівноваженого ґрунтового розчину, поліпшує умови життєдіяльності корисних ґрунтових мікроорганізмів, блокує надходження в рослини важких металів, радіоактивних і фітотоксичних елементів, усереднює реакцію середовища. Саме тому чорноземи, що містять у ГПК понад 90% кальцію, - найбільш гумусовані та родючі ґрунти.
Катіони водню й алюмінію зумовлюють кислу реакцію ґрунтового розчину та кислотний гідроліз мінералів, у результаті чого погіршуються агрофізичні вла-стивості й акумуляція гумусу. В значних кількостях обмінно-поглинуті водень і алюміній містяться в кислих підзолистих, дерново-підзолистих, бурувато-підзо-листих ґрунтах, а також у червоноземах і жовтоземах. Тому однією з головних умов підвищення їх родючості є заміна обмінно-поглинутих катіонів водню й алюмінію кальцієм.
Вміст у ГПК натрію (більше 3-5% від ЄКО) призводить до підлуговування ґрунтового розчину й осолонцювання ґрунту. Наслідком цього процесу є пептизація ґрунтових колоїдів, руйнування структури, утворення кірки, формування зли-того солонцьового горизонту. Аналогічні процеси проходять при підвищеному вмісті в ГПК обмінного магнію, особливо в поєднанні з натрієм. Це характерно для соло-нців і солонцюватих ґрунтів зони сухих степів і пустель. Для підвищення родю-чості цих ґрунтів теж необхідно замінювати обмінно-поглинуті катіони натрію на катіони кальцію.
О.Н. Соколовський, враховуючи винятково сприятливу дію катіонів кальцію, якого він називав "сторожем" ґрунтової родючості, на ґрунт, а також те, що серед насичених основами ґрунтів теж є низькородючі ґрунти солонцьового типу ґрунто-утворення, запропонував поділяти ґрунти на насичені і ненасичені кальцієм. Ступінь насиченості ґрунтів кальцієм розраховують аналогічно ступеню насиченості основами. Це дозволяє чітко розділити ґрунти на такі, що потребують і не потребують хімічної меліорації.
Таблиця 1
Величина ємності катіонного обміну в ґрунтах різного генезису
(І.С. Кауричев, 1989)
Ґрунт | ЄКО,
мг-екв/100 г і ґрунту
Дерново-підзолистий піщаний | 3-6
Дерново-п ідзол истий середньосуглинковий | 10-20
Дерново-підзолистий глинистий | 15-25
Сірий лісовий середньо-суглинковий | 15-30
Чорнозем типовий важкосуглинковий | 30-70
Чорнозем південний суглинковий | 20-50
Світло-каштановий суглинковий | 20-40
Сірозем типовий суглинковий | 8-20
Червонозем суглинковий | 13-25
2. Категорії ґрунтової родючості, їх суть і коротка характеристика
У підручниках та наукових працях із землеробства, ґрунтознавства та агро-хімії зустрічаємо різні формулювання понять категорій, видів, груп ґрунтової ро-дючості: природна, первинна, актуальна, потенційна, штучна, культурна, відносна, порівнювальна, дійсна, абсолютна, ефективна, економічна. Деякі поняття ототож-нюються: родючість природна, або потенційна; відносна, або порівняльна; ефективна, або економічна.
У зв'язку з тим, що родючість ґрунту утворюється під дією природних і соціаль-но-економічних факторів, вона належить до розряду природних і економічних катего-рій. О.М. Грінченко (1984) вважав за необхідне виділити і використовувати в господар-ській діяльності три категорії ґрунтової родючості: природну, ефективну й економічну. Природна родючість ґрунту. Ґрунт, як природно-історичне тіло, володіє ви-значеною родючістю, яка називається "природною". Вона є результатом розвитку ґрунтоутворюючих процесів, які привели до утворення даного ґрунту як природного тіла, до якого не доторкалась рука людини. Вона притаманна лише цілинним землям. Характеризується комплексом взаємозв'язаних механічних, фізичних, хімічних, фізико-хімічних і біологічних властивостей, які зумовлюють життєдіяльність рослинних організмів. Водночас рослинність і мікроорганізми також діють на зміну і напрямок ґрунтових процесів, а отже, і на родючість ґрунту.
Ефективна родючість ґрунту. Як тільки людина починає використовувати ґрунт (землю) з господарською метою, він стає засобом виробництва. Людина господарсь-кою діяльністю (обробітком та іншими технологічними процесами) впливає на роз-виток і зміну родючості ґрунту; його родючість проявляється у величині врожаю куль-турних рослин. Цю категорію виділяють як ефективну родючість. її рівень залежить не тільки від природної родючості ґрунту, але й - ще більше - від процесу і характеру сільськогосподарського використання та культури землеробства. Застосування обро-бітку, добрив, меліоративних заходів визначає й напрямок ґрунтоутворення: зміню-ється природна родючість, створюється її штучний ступінь. Але це не нова категорія родючості, а та сама природна родючість, яка за допомогою штучних заходів набуває більш високого ступеня розвитку. Штучний ступінь родючості і природна родючість зв'язані між собою і впливають на врожайність. Ефективна родючість та її новий штучний ступінь тісно зв'язані з розвитком соціально-економічних умов.
Рівень ефективної родючості ґрунту, що встановлюється за рівнем урожаю вирощуваних сільськогосподарських культур, залежить не тільки від ґрунту, але й від метеорологічних умов, біологічних особливостей рослин, дії людини. Взаємо-зв'язок факторів, що визначають урожайність вирощуваних рослин, а відповідно, й рівень ефективної родючості ґрунту, показаний на рисунку 89. Рівень ефективної родючості визначають:
- поживний, водно-повітряний, тепловий режими ґрунту, вміст фізіологічно-активних речовин, реакція ґрунтового розчину, наявність у ґрунті фітотоксичних сполук тощо;
- метеорологічні умови вегетації рослин (сонячна радіація, кількість та розподіл атмосферних опадів, температурні умови, відносна вологість повітря, вміст у ньому С02, тривалість вегетаційного періоду);
- рослина: сорт, репродукція, якість насіннєвого матеріалу та ін.;
- фітосанітарні умови: бур'яни, шкідники та хвороби культурних рослин;
- антропогенна дія: обробіток ґрунту, технологія вирощування рослин, сівозміни, система добрив, меліоративні прийоми, заходи захисту рослин тощо.
Комплекс взаємопов'яза-них і взаємозумовлених властиво-стей, що визначає природну родючість, має певні відмінності на різних типах ґрунтів. Консти-туційні властивості ґрунтів (хімі-чний, мінералогічний, грануломе-тричний склад, щільність твердої фази і ін.) практично не зазнають суттєвих змін у порівняно короткі проміжки часу, тоді як динамічно-функціональні (фізико-хімічні, аг-рохімічні, біологічні і ін.) досить мінливі під впливом антропоген-ного фактору. У зв'язку з цим вони здійснюють неоднаковий вплив на формування урожаю на різних ґрунтах.
Наприклад, агрохімічний фактор у Поліссі за умови оптимального поєднання з іншими блоками системи землеробства забезпечує 50-70 % приросту врожаїв (Г.А.Мазур, 2002). Тому рівень ефективної родючості може бути практич-но однаковим на різних ґрунтах за різного рівня потенційної родючості.
Рис. 1. Взаємозв'язок урожаю та факторів, що його визначають (В.Д.Муха)
Зіставлення даних про спрямованість та інтенсивність зміни показників при-родної та ефективної родючості дозволяє прогнозувати характер розвитку ґрунто-вої родючості й визначати необхідні заходи антропогенної дії. Звідси випливає не-обхідність виділення категорії економічної родючості ґрунту.
Економічна родючість ґрунту. В підручниках і працях деяких учених еконо-мічна родючість як категорія не виділяється, вона ототожнюється з поняттям "ефе-ктивна родючість". Однак поняття "економічна родючість" все ж доцільно вважати окремою категорією ґрунтової родючості, адже в суспільному виробництві ґрунт виступає предметом і знаряддям праці. В процесі застосування праці, знарядь і знань, при правильному ставленні до ґрунту він поліпшується. При цьому змінюється природна і підвищується ефективна родючість, перетворюючись в економічну, яка реалізується у визначеній кількості споживчих вартостей.
Економічна родючість - це зумовлена соціально-економічними факторами здатність землеробства використовувати і підвищувати природну родючість ґрунту.
З розвитком науково-технічного прогресу і виробничих сил суспільства ство-рюються умови правильного використання земельних ресурсів і підвищення природної та економічної родючості ґрунту.
на тему:
Ємність поглинання та склад обмінно-поглинутих катіонів різних ґрунтів. Категорії ґрунтової родючості, їх суть і коротка характеристика
1. Ємність поглинання та склад обмінно-поглинутих катіонів різних ґрунтів
Загальна кількість усіх поглинутих (обмінних) катіонів, які можуть бути витіснені з ґрунту, називається ємністю поглинання, або ємністю катіонного обміну.
Останнє поняття було введено К.К.Гедройцем. Виражається ємність катіонного обміну в міліграм-еквівалентах на 100 г ґрунту (мг-екв/ 100 г ґрун-ту). Залежить від вмісту в ґрунті колої-дної та передколоїдної фракцій, будо-ви їх поверхні, природи ґрунтового поглинального комплексу, реакції середо-вища: а) при збільшенні ступеня дис-персності частинок ємність поглинан-ня підвищується; б) органічна частина володіє значно більшою ємністю погли-нання, ніж мінеральна; в) монтморилонітова група глин має більш високу ємність поглинання, ніж інші; г) з під-вищенням рН збільшується ємність по-глинання (ЄКО).
Під ємністю катіонного обміну розуміють суто фізико-хімічне (обмінне) еквівалентне поглинання катіонів. Єм-ність катіонного обміну визначають у ґрунтах за кількістю поглинутого іона Ва2+ (нейтральний катіон, якого дуже мало в ґрунтах) при рН 6,5. Залежно від типу грунту ємність катіонного обміну може змінюватися в межах від 2-3 до 70 мг-екв/100 г ґрунту (табл. 35).
Склад обмінно-поглинутих катіонів залежить від факторів і типу ґрунто-утворення, характеру сільськогосподарського використання ґрунту, рівня його оку-льтуреності і т.п. До поглинального комплексу всіх ґрунтів обов'язково входять кальцій і магній. У солонцюватих ґрунтах багато обмінного натрію, в ґрунтах підзолистого та латеритного типів ґрунтоутворення багато іонів водню й алюмінію. В ґрунтах чорноземного типу ґрунтоутворення переважають кальцій і магній. У ґрунті, як правило, є й інші катіони, необхідні для живлення рослин, однак вміст їх невисокий.
Суму обмінно-поглинутих катіонів кальцію, магнію, калію і натрію називають сумою обмінних основ. ЄКО - це сума обмінних основ і сума обмінно-поглинутих іонів водню (Н+) та алюмінію (А13+).
Ступінь насиченості основами можна визна-чити розрахунково. Так, ступінь насиченості ґрун-ту основами являє собою виражену в процентах кі-лькість обмінних основ по відношенню до загаль-ної суми обмінних катіонів (включаючи водень і алюміній), що входять до складу ГПК. Якщо в ґрунті не міститься обмінно-поглинутих катіонів водню й алюмінію або їх дуже мало, його називають насиченим основами, а якщо їх більше 20% від ЄКО, - ненасиченим.
V - ступінь насиченості
основами, %; S - сума обмінних основ,
мг-екв/100 г грунту; Т - ємність поглинання,
мг-екв/100 г грунту.
Зі складом обмінно-поглинутих катіонів пов'язані генетичні та агрономічні властивості ґрунтів. Найбільш цінний катіон кальцію, який сприяє коагуляції ґрунтових колоїдів, закріпленню гумусових речовин, створенню агрономічно-цінної структури ґрунтів, а отже, поліпшує агрофізичні властивості. Кальцій сприяє створенню фізіологічно зрівноваженого ґрунтового розчину, поліпшує умови життєдіяльності корисних ґрунтових мікроорганізмів, блокує надходження в рослини важких металів, радіоактивних і фітотоксичних елементів, усереднює реакцію середовища. Саме тому чорноземи, що містять у ГПК понад 90% кальцію, - найбільш гумусовані та родючі ґрунти.
Катіони водню й алюмінію зумовлюють кислу реакцію ґрунтового розчину та кислотний гідроліз мінералів, у результаті чого погіршуються агрофізичні вла-стивості й акумуляція гумусу. В значних кількостях обмінно-поглинуті водень і алюміній містяться в кислих підзолистих, дерново-підзолистих, бурувато-підзо-листих ґрунтах, а також у червоноземах і жовтоземах. Тому однією з головних умов підвищення їх родючості є заміна обмінно-поглинутих катіонів водню й алюмінію кальцієм.
Вміст у ГПК натрію (більше 3-5% від ЄКО) призводить до підлуговування ґрунтового розчину й осолонцювання ґрунту. Наслідком цього процесу є пептизація ґрунтових колоїдів, руйнування структури, утворення кірки, формування зли-того солонцьового горизонту. Аналогічні процеси проходять при підвищеному вмісті в ГПК обмінного магнію, особливо в поєднанні з натрієм. Це характерно для соло-нців і солонцюватих ґрунтів зони сухих степів і пустель. Для підвищення родю-чості цих ґрунтів теж необхідно замінювати обмінно-поглинуті катіони натрію на катіони кальцію.
О.Н. Соколовський, враховуючи винятково сприятливу дію катіонів кальцію, якого він називав "сторожем" ґрунтової родючості, на ґрунт, а також те, що серед насичених основами ґрунтів теж є низькородючі ґрунти солонцьового типу ґрунто-утворення, запропонував поділяти ґрунти на насичені і ненасичені кальцієм. Ступінь насиченості ґрунтів кальцієм розраховують аналогічно ступеню насиченості основами. Це дозволяє чітко розділити ґрунти на такі, що потребують і не потребують хімічної меліорації.
Таблиця 1
Величина ємності катіонного обміну в ґрунтах різного генезису
(І.С. Кауричев, 1989)
Ґрунт | ЄКО,
мг-екв/100 г і ґрунту
Дерново-підзолистий піщаний | 3-6
Дерново-п ідзол истий середньосуглинковий | 10-20
Дерново-підзолистий глинистий | 15-25
Сірий лісовий середньо-суглинковий | 15-30
Чорнозем типовий важкосуглинковий | 30-70
Чорнозем південний суглинковий | 20-50
Світло-каштановий суглинковий | 20-40
Сірозем типовий суглинковий | 8-20
Червонозем суглинковий | 13-25
2. Категорії ґрунтової родючості, їх суть і коротка характеристика
У підручниках та наукових працях із землеробства, ґрунтознавства та агро-хімії зустрічаємо різні формулювання понять категорій, видів, груп ґрунтової ро-дючості: природна, первинна, актуальна, потенційна, штучна, культурна, відносна, порівнювальна, дійсна, абсолютна, ефективна, економічна. Деякі поняття ототож-нюються: родючість природна, або потенційна; відносна, або порівняльна; ефективна, або економічна.
У зв'язку з тим, що родючість ґрунту утворюється під дією природних і соціаль-но-економічних факторів, вона належить до розряду природних і економічних катего-рій. О.М. Грінченко (1984) вважав за необхідне виділити і використовувати в господар-ській діяльності три категорії ґрунтової родючості: природну, ефективну й економічну. Природна родючість ґрунту. Ґрунт, як природно-історичне тіло, володіє ви-значеною родючістю, яка називається "природною". Вона є результатом розвитку ґрунтоутворюючих процесів, які привели до утворення даного ґрунту як природного тіла, до якого не доторкалась рука людини. Вона притаманна лише цілинним землям. Характеризується комплексом взаємозв'язаних механічних, фізичних, хімічних, фізико-хімічних і біологічних властивостей, які зумовлюють життєдіяльність рослинних організмів. Водночас рослинність і мікроорганізми також діють на зміну і напрямок ґрунтових процесів, а отже, і на родючість ґрунту.
Ефективна родючість ґрунту. Як тільки людина починає використовувати ґрунт (землю) з господарською метою, він стає засобом виробництва. Людина господарсь-кою діяльністю (обробітком та іншими технологічними процесами) впливає на роз-виток і зміну родючості ґрунту; його родючість проявляється у величині врожаю куль-турних рослин. Цю категорію виділяють як ефективну родючість. її рівень залежить не тільки від природної родючості ґрунту, але й - ще більше - від процесу і характеру сільськогосподарського використання та культури землеробства. Застосування обро-бітку, добрив, меліоративних заходів визначає й напрямок ґрунтоутворення: зміню-ється природна родючість, створюється її штучний ступінь. Але це не нова категорія родючості, а та сама природна родючість, яка за допомогою штучних заходів набуває більш високого ступеня розвитку. Штучний ступінь родючості і природна родючість зв'язані між собою і впливають на врожайність. Ефективна родючість та її новий штучний ступінь тісно зв'язані з розвитком соціально-економічних умов.
Рівень ефективної родючості ґрунту, що встановлюється за рівнем урожаю вирощуваних сільськогосподарських культур, залежить не тільки від ґрунту, але й від метеорологічних умов, біологічних особливостей рослин, дії людини. Взаємо-зв'язок факторів, що визначають урожайність вирощуваних рослин, а відповідно, й рівень ефективної родючості ґрунту, показаний на рисунку 89. Рівень ефективної родючості визначають:
- поживний, водно-повітряний, тепловий режими ґрунту, вміст фізіологічно-активних речовин, реакція ґрунтового розчину, наявність у ґрунті фітотоксичних сполук тощо;
- метеорологічні умови вегетації рослин (сонячна радіація, кількість та розподіл атмосферних опадів, температурні умови, відносна вологість повітря, вміст у ньому С02, тривалість вегетаційного періоду);
- рослина: сорт, репродукція, якість насіннєвого матеріалу та ін.;
- фітосанітарні умови: бур'яни, шкідники та хвороби культурних рослин;
- антропогенна дія: обробіток ґрунту, технологія вирощування рослин, сівозміни, система добрив, меліоративні прийоми, заходи захисту рослин тощо.
Комплекс взаємопов'яза-них і взаємозумовлених властиво-стей, що визначає природну родючість, має певні відмінності на різних типах ґрунтів. Консти-туційні властивості ґрунтів (хімі-чний, мінералогічний, грануломе-тричний склад, щільність твердої фази і ін.) практично не зазнають суттєвих змін у порівняно короткі проміжки часу, тоді як динамічно-функціональні (фізико-хімічні, аг-рохімічні, біологічні і ін.) досить мінливі під впливом антропоген-ного фактору. У зв'язку з цим вони здійснюють неоднаковий вплив на формування урожаю на різних ґрунтах.
Наприклад, агрохімічний фактор у Поліссі за умови оптимального поєднання з іншими блоками системи землеробства забезпечує 50-70 % приросту врожаїв (Г.А.Мазур, 2002). Тому рівень ефективної родючості може бути практич-но однаковим на різних ґрунтах за різного рівня потенційної родючості.
Рис. 1. Взаємозв'язок урожаю та факторів, що його визначають (В.Д.Муха)
Зіставлення даних про спрямованість та інтенсивність зміни показників при-родної та ефективної родючості дозволяє прогнозувати характер розвитку ґрунто-вої родючості й визначати необхідні заходи антропогенної дії. Звідси випливає не-обхідність виділення категорії економічної родючості ґрунту.
Економічна родючість ґрунту. В підручниках і працях деяких учених еконо-мічна родючість як категорія не виділяється, вона ототожнюється з поняттям "ефе-ктивна родючість". Однак поняття "економічна родючість" все ж доцільно вважати окремою категорією ґрунтової родючості, адже в суспільному виробництві ґрунт виступає предметом і знаряддям праці. В процесі застосування праці, знарядь і знань, при правильному ставленні до ґрунту він поліпшується. При цьому змінюється природна і підвищується ефективна родючість, перетворюючись в економічну, яка реалізується у визначеній кількості споживчих вартостей.
Економічна родючість - це зумовлена соціально-економічними факторами здатність землеробства використовувати і підвищувати природну родючість ґрунту.
З розвитком науково-технічного прогресу і виробничих сил суспільства ство-рюються умови правильного використання земельних ресурсів і підвищення природної та економічної родючості ґрунту.
