Odczyn

i kwasowość gleb

Materiały dydaktyczne do gleboznawstwa leśnego

2009

M. Nowiński

Odczyn

H

2

O

↔

↔

↔

↔

H

+

+ OH

-

Odczyn gleby to stosunek stężeń

(aktywności) jonów wodorowych [H

+

]

i wodorotlenowych [OH

-

]

w roztworze glebowym

jony H+ mają charakter kwaśny,
natomiast jony OH- zasadowy

jeżeli [H

+

] = 10

-5

, to [OH

-

] = 10

-9

– [H

+

] > [OH

-

]

jeżeli [H

+

] = 10

-6

, to [OH

-

] = 10

-8

– [H

+

] > [OH

-

]

jeżeli [H

+

] = 10

-4

, to [OH-] = 10

-10

– [H

+

] > [OH

-

]

jeżeli [H

+

] = 10

-7

, to [OH-] = 10

-7

– [H

+

] = [OH

-

]

jeżeli [H

+

] = 10

-8

, to [OH

-

] = 10

-6

– [H

+

] < [OH

-

]

Stała dysocjacji
elektrolitycznej wody

[H

+

] * [OH

-

]

K =

----------------------

----------------------

----------------------

---------------------- = 10

-14

[H

2

O]

w roztworze obojętnym [H

+

]

====

[OH

-

]

[H

+

]

====

10

-7

====

[OH

-

]

====

10

-7

w roztworze zasadowym [H

+

]

<<<<

[OH

-

]

[H

+

]

<<<<

10

-7

[OH

-

]

>>>>

10

-7

w roztworze kwaśnym [H

+

]

>>>>

[OH

-

]

[H

+

]

>>>>

10

-7

[OH

-

]

<<<<

10

-7

Wykładnik pH stężenia H

+

(Sörensen)

[H+] = 10

-7

gramorównowa

ż

nika/l

⇒

⇒

⇒

⇒

pH 7

[H+] = 10

-3

g/l

⇒

⇒

⇒

⇒

pH 3

[H+] = 10

-6

g/l

⇒

⇒

⇒

⇒

pH 6

[H+] = 10

-5

g/l

⇒

⇒

⇒

⇒

pH 5

[H+] = 10

-4

g/l

⇒

⇒

⇒

⇒

pH 4

[H+] = 10

-8

g/l

⇒

⇒

⇒

⇒

pH 8

1

pH = - lg [H

+

] = lg

-----------

[H

+

]

Skala pH

pH 7 ⇒

⇒

⇒

⇒

pH 6

pH 4 ⇒

⇒

⇒

⇒

pH 3

[H

+

]=10

-7

[H

+

]=10

-6

[H

+

]=10

-4

[H

+

]=10

-3

1 1

----------------- g/l ⇒

⇒

⇒

⇒ ---------------- g/l

10 000 000

1 000 000

1 1

----------- g/l ⇒

⇒

⇒

⇒ ------------ g/l

10 000 1 000

9

∆∆∆∆

= -------------------- g/l

10 000 000

9

∆∆∆∆

= ---------------- g/l

10 000

1

---------

1 000

* 1000

Pomiar pH

- metody kolorymetryczne

Barwy płynu Helliga

ciemnozielony – pH 8,

jasnozielony – pH 7,

bursztynowy – pH 6,

jasnoczerwony – pH 5,

wiśniowy – pH 4

Pomiar pH metodą potencjometryczną

Pomiar różnicy potencjałów elektrody

szklanej i kalomelowej zanurzonych

w zawiesinie glebowej

w wodzie destylowanej – pH

H

2

O

w 1 M KCl – pH

KCl

w 0,01 M CaCl2 – pH

CaCl

2

Pomiar w mV jest przeliczany na jednostki pH

Skala odczynu gleb leśnych (Uggla)

Skala ocen gleb

pH w H

2

O

pH w KCl

bardzo silnie kwaśne

<<<< 4,5

<<<< 3,5

silnie kwaśne

4,5 - 5,5

3,5 - 4,5

ś

rednio kwaśne

5,6 - 6,0

4,6 - 5,5

słabo kwaśne

6,1 - 6,7

5,6 - 6,5

o odczynie obojętnym

6,8 - 7,2

6,6 - 7,2

słabo zasadowe

7,3 - 8,0

7,3 - 8,0

zasadowe

>>>> 8,0

>>>> 8,0

gleby silnie kwaśne: borówka czernica, borówka

brusznica, wrzos;

gleby kwaśne: szczawik zajęczy, konwalijka

dwulistna, kosmatka ow

ł

osiona;

gleby s

ł

abo kwaśne: marzanka wonna,

przylaszczka, gajowiec;

gleby o odczynie obojętnym: zawilec leśny,

per

ł

ówka zwis

ł

a, gwiazdnica, kuklik;

gleby o odczynie zasadowym; szczyr trwa

ł

y,

czosnek niedźwiedzi, kopytnik europejski,

k

ł

osownica leśna, podagrycznik.

Rośliny wskaźnikowe

Znaczenie odczynu

Odczyn kształtuje warunki życia w glebie. Każdy organizm
posiada określony przedział pH odpowiedni dla niego,
w którym dobrze się rozwija, oraz węższy przedział pH
optymalny, w którym najlepiej się rozmnaża.

Większość roślin uprawnych posiada pH optymalne
powyżej wartości 5,5. Gatunki iglaste mogą rozwijać się
w glebach o odczynie bardzo kwaśnym

Bakterie dobrze rozwijają się w odczynie obojętnym
i słabo kwaśnym. Im bardziej kwaśny odczyn, tym gorsze
warunki rozwoju dla bakterii.

Grzyby natomiast dobrze rozwijają się również
w warunkach odczynu kwaśnego i silnie kwaśnego, a nawet
bardzo silnie kwaśnego

Znaczenie odczynu cd.

Odczyn wpływa również na rozpuszczalność soli
mineralnych. Większość metali ciężkich słabo
rozpuszcza się w odczynie obojętnym lub
zasadowym. Natomiast ich rozpuszczalność
bardzo wzrasta wraz ze spadkiem pH
i wzrostem kwasowości.

Bardzo wrażliwe na odczyn są sole fosforu.
Dobrze rozpuszczają się w wąskim przedziale pH
od 6 do 7. W odczynie kwaśnym przekształcają
się w formy nierozpuszczalne w wodzie. Również
siarka, molibden i bor uwsteczniają się w
warunkach silnie kwaśnych.

Pr

ze

d

z

ia

ły

p

H

od

po

w

ie

d

ni

e

i

o

pt

ym

al

ne

d

la

w

aż

ni

e

js

zy

ch

g

at

un

kó

w

d

rz

e

w

i

k

rz

e

w

ów

(Iwanow, Ponomariewa, Dierjugina 1966, Fiedler, Nebe, Hoffmann 1973) - nieco zmienione i uzupełnione.

Kwasowość

Kwasowość gleby

to taki stan

odczynu gleby, w którym stężenie

jonów wodorowych H

+

jest większe

od stężenia jonów OH

-

Kwasowość potencjalna

Kwasowość

czynna

kwasowość

wymienna

kwasowość

hydrolityczna

Rodzaje kwasowości

Kwasowość

czynna

spowodowana

jest

zawartością kationów wodorowych w roztworze
glebowym;

Kwasowość

wymienna

spowodowana

jest

zawartością jonów kwaśnych słabo związanych
w kompleksie sorpcyjnym, które można wyprzeć
za pomocą soli obojętnych;

Kwasowość hydrolityczna spowodowana jest
zawartością jonów kwaśnych silnie związanych
w kompleksie sorpcyjnym, które można wyprzeć
za pomocą soli hydrolizujących zasadowo.

Kwasowość wymienna

Al

+3

Fe

+3

H

+

KS

(koloidy)

KS

3K

+

3K

+

K

+

⇔

⇔

⇔

⇔

HCl

+ AlCl

3

FeCl

3

AlCl

3

+ 3H

2

O ⇒

⇒

⇒

⇒

Al(OH)

3

+ 3

HCl

FeCl

3

+ 3H

2

O ⇒

⇒

⇒

⇒

Fe(OH)

3

+ 3

HCl

+ 7KCl

Kwasowość hydrolityczna

H

+

H

+

H

+

H

+

KS

(koloidy)

+2(CH

3

COO)

2

Ca

+4CH

3

COOH

Ca

+2

Ca

+2

⇒

⇒

⇒

⇒

KS

(koloidy)

⇒

⇒

⇒

⇒

Określanie kwasowości hydrolitycznej

metodą Kappena

- 40 g suchej gleby umieścić w bidonie;

- dodać 100 ml 0,5 molowego (CH

3

COO)

2

Ca o pH 8,2;

- wytrząsać zawiesinę glebową przez 1 godzinę

na mieszadle rotacyjnym;

- przesączyć zawiesinę (pierwsze krople odrzucić);

- odmierzyć 50 ml zawiesiny do kolby stożkowej,

dodać 3-4 krople fenoloftaleiny;

- miareczkować 0,1 molowym NaOH do jasnoróżowej

barwy.

Obliczenia kwasowości hydrolitycznej

metodą Kappena

Hh = a * 5 * 0,1 * 1,5

[mmol

(+)

/100 g gleby]

[cmol

(+)

/kg gleby]

a - ilość ml NaOH;

5 - przeliczenie na 100 g gleby;

0,1 - miano NaOH;

1,5 – współczynnik przeliczeniowy.

Hh = a * 5 * 1,5

[ilość ml 0,1 M NaOH/100 g gleby];

Obliczanie potrzeb wapnowania

Hh * 0,28 * 3 000

CaO [t/ha] = ---------------------------------

---------------------------------

---------------------------------

---------------------------------------

------

------

------

1 000

CaO [t/ha] = Hh * 0,84

Hh * 0,5 * 3 000

CaCO

3

[t/ha] = --------------------------------------

--------------------------------------

--------------------------------------

--------------------------------------

1 000

CaCO

3

[t/ha] = Hh * 1,5

Hh - kwasowość hydrolityczna w mmol

(+)

/100 g gleby;

0,28 - ilość g CaO odpowiadająca 1 mmol

(+)

Hh;

0,50 - ilość g CaCO

3

odpowiadająca 1 mmol

(+)

Hh;

3 000 – waga [t] 20-centymetrowej warstwy ornej na powierzchni 1 ha;
1 000 - przeliczenie g na kg;

Wapno węglanowe

CaCO

3

+ H

2

CO

3

→

→

→

→

Ca(HCO

3

)

2

Ca(HCO

3

)

2

→

→

→

→

Ca

+2

+ 2HCO

3

-

Wapno węglanowe jest solą silnej zasady i słabego kwasu.
Działa powoli i stosunkowo łagodnie. Rozpuszcza się w glebie
w ciągu kilku tygodni od zastosowania. Podnosi pH nie
powodując negatywnych skutków ubocznych.
Może być stosowane na wszystkie gleby.

Wapno tlenkowe

CaO + H

2

O

→

→

→

→

Ca(OH)

2

+ E

Ca

+2

+ 2OH

-

Ca(OH)

2

+ 2 H

+

→

→

→

→

Ca

+

+ 2H

2

O

Wapno tlenkowe działa gwałtownie. Zaraz po zastosowaniu następuje
egzotermiczna reakcja „gaszenia wapna” na powierzchni gleby. Powstaje
żrący wodorotlenek wapnia. Powierzchnia gleby alkalizuje się bardzo
silnie. Następnie wodorotlenek wapnia powoli wnika w głąb poziomu
próchnicznego. Wyrównanie odczynu następuje szybciej niż w przypadku
węglanu wapnia.
Wapno tlenkowe może być stosowane wyłącznie na gleby ciężkie i silnie
próchniczne. Zastosowanie wapna tlenkowego na gleby lekkie powoduje
w nich więcej szkody niż pożytku. Duża część mikroorganizmów
glebowych ginie. Następuje również uwstecznienie części składników
pokarmowych – szczególnie mikroelementów i fosforu (przekształcają
się w sole nierozpuszczalne w wodzie).