Odczyn i kwasowość gleb MateriaÅ‚y dydaktyczne do gleboznawstwa leÅ›nego 2009 M. NowiÅ„ski Odczyn H2O "! H+ + OH- "! "! "! jony H+ majÄ… charakter kwaÅ›ny, natomiast jony OH- zasadowy Odczyn gleby to stosunek stÄ™\eÅ„ (aktywnoÅ›ci) jonów wodorowych [H+] i wodorotlenowych [OH-] w roztworze glebowym StaÅ‚a dysocjacji elektrolitycznej wody [H+] * [OH-] K = ---------------------- = 10-14 ---------------------- ---------------------- ---------------------- [H2O] je\eli [H+] = 10-5, to [OH-] = 10-9 [H+] > [OH-] je\eli [H+] = 10-6, to [OH-] = 10-8 [H+] > [OH-] je\eli [H+] = 10-4, to [OH-] = 10-10 [H+] > [OH-] je\eli [H+] = 10-7, to [OH-] = 10-7 [H+] = [OH-] je\eli [H+] = 10-8, to [OH-] = 10-6 [H+] < [OH-] w roztworze obojÄ™tnym [H+] = [OH-] = = = [H+] = 10-7 = [OH-] = 10-7 = = = = = = = = = w roztworze kwaÅ›nym [H+] > [OH-] > > > [H+] > 10-7 [OH-] < 10-7 > < > < > < w roztworze zasadowym [H+] < [OH-] < < < [H+] < 10-7 [OH-] > 10-7 < > < > < > WykÅ‚adnik pH stÄ™\enia H+ (Sörensen) 1 pH = - lg [H+] = lg ----------- [H+] [H+] = 10-7 gramorównowa\nika/l Ò! pH 7 Ò! Ò! Ò! [H+] = 10-6 g/l Ò! pH 6 Ò! Ò! Ò! [H+] = 10-5 g/l Ò! pH 5 Ò! Ò! Ò! [H+] = 10-4 g/l Ò! pH 4 Ò! Ò! Ò! [H+] = 10-3 g/l Ò! pH 3 Ò! Ò! Ò! [H+] = 10-8 g/l Ò! pH 8 Ò! Ò! Ò! Skala pH pH 7 Ò! pH 6 pH 4 Ò! pH 3 Ò! Ò! Ò! Ò! Ò! Ò! [H+]=10-7 [H+]=10-6 [H+]=10-4 [H+]=10-3 1 1 1 1 ----------------- g/l Ò! ---------------- g/l ----------- g/l Ò! ------------ g/l Ò! Ò! Ò! Ò! Ò! Ò! 10 000 000 1 000 000 10 000 1 000 9 9 " = ---------------- g/l " " " " = -------------------- g/l " " " 10 000 10 000 000 1 * 1000 --------- 1 000 - metody kolorymetryczne Pomiar pH Barwy pÅ‚ynu Helliga ciemnozielony pH 8, jasnozielony pH 7, bursztynowy pH 6, jasnoczerwony pH 5, wiÅ›niowy pH 4 Pomiar pH metodÄ… potencjometrycznÄ… Pomiar ró\nicy potencjałów elektrody szklanej i kalomelowej zanurzonych w zawiesinie glebowej Pomiar w mV jest przeliczany na jednostki pH w wodzie destylowanej pHH2O w 1 M KCl pHKCl w 0,01 M CaCl2 pHCaCl2 Skala odczynu gleb leÅ›nych (Uggla) Skala ocen gleb pH w H2O pH w KCl bardzo silnie kwaÅ›ne < 4,5 < 3,5 < < < < < < silnie kwaÅ›ne 4,5 - 5,5 3,5 - 4,5 Å›rednio kwaÅ›ne 5,6 - 6,0 4,6 - 5,5 sÅ‚abo kwaÅ›ne 6,1 - 6,7 5,6 - 6,5 o odczynie obojÄ™tnym 6,8 - 7,2 6,6 - 7,2 sÅ‚abo zasadowe 7,3 - 8,0 7,3 - 8,0 zasadowe > 8,0 > 8,0 > > > > > > RoÅ›liny wskaznikowe gleby silnie kwaÅ›ne: borówka czernica, borówka brusznica, wrzos; gleby kwaÅ›ne: szczawik zajÄ™czy, konwalijka dwulistna, kosmatka owÅ‚osiona; gleby sÅ‚abo kwaÅ›ne: marzanka wonna, przylaszczka, gajowiec; gleby o odczynie obojÄ™tnym: zawilec leÅ›ny, perłówka zwisÅ‚a, gwiazdnica, kuklik; gleby o odczynie zasadowym; szczyr trwaÅ‚y, czosnek niedzwiedzi, kopytnik europejski, kÅ‚osownica leÅ›na, podagrycznik. Znaczenie odczynu Odczyn ksztaÅ‚tuje warunki \ycia w glebie. Ka\dy organizm posiada okreÅ›lony przedziaÅ‚ pH odpowiedni dla niego, w którym dobrze siÄ™ rozwija, oraz wÄ™\szy przedziaÅ‚ pH optymalny, w którym najlepiej siÄ™ rozmna\a. WiÄ™kszość roÅ›lin uprawnych posiada pH optymalne powy\ej wartoÅ›ci 5,5. Gatunki iglaste mogÄ… rozwijać siÄ™ w glebach o odczynie bardzo kwaÅ›nym Bakterie dobrze rozwijajÄ… siÄ™ w odczynie obojÄ™tnym i sÅ‚abo kwaÅ›nym. Im bardziej kwaÅ›ny odczyn, tym gorsze warunki rozwoju dla bakterii. Grzyby natomiast dobrze rozwijajÄ… siÄ™ równie\ w warunkach odczynu kwaÅ›nego i silnie kwaÅ›nego, a nawet bardzo silnie kwaÅ›nego Znaczenie odczynu cd. Odczyn wpÅ‚ywa równie\ na rozpuszczalność soli mineralnych. WiÄ™kszość metali ciÄ™\kich sÅ‚abo rozpuszcza siÄ™ w odczynie obojÄ™tnym lub zasadowym. Natomiast ich rozpuszczalność bardzo wzrasta wraz ze spadkiem pH i wzrostem kwasowoÅ›ci. Bardzo wra\liwe na odczyn sÄ… sole fosforu. Dobrze rozpuszczajÄ… siÄ™ w wÄ…skim przedziale pH od 6 do 7. W odczynie kwaÅ›nym przeksztaÅ‚cajÄ… siÄ™ w formy nierozpuszczalne w wodzie. Równie\ siarka, molibden i bor uwsteczniajÄ… siÄ™ w warunkach silnie kwaÅ›nych. (Iwanow, Ponomariewa, Dierjugina 1966, Fiedler, Nebe, Hoffmann 1973) - nieco zmienione i uzupeÅ‚nione. PrzedziaÅ‚y pH odpowiednie i optymalne dla wa\niejszych gatunków drzew i krzewów Kwasowość gleby to taki stan odczynu gleby, w którym stÄ™\enie jonów wodorowych H+ jest wiÄ™ksze od stÄ™\enia jonów OH- Kwasowość Kwasowość potencjalna Kwasowość czynna kwasowość kwasowość wymienna hydrolityczna Rodzaje kwasowoÅ›ci Kwasowość czynna spowodowana jest zawartoÅ›ciÄ… kationów wodorowych w roztworze glebowym; Kwasowość wymienna spowodowana jest zawartoÅ›ciÄ… jonów kwaÅ›nych sÅ‚abo zwiÄ…zanych w kompleksie sorpcyjnym, które mo\na wyprzeć za pomocÄ… soli obojÄ™tnych; Kwasowość hydrolityczna spowodowana jest zawartoÅ›ciÄ… jonów kwaÅ›nych silnie zwiÄ…zanych w kompleksie sorpcyjnym, które mo\na wyprzeć za pomocÄ… soli hydrolizujÄ…cych zasadowo. Kwasowość wymienna 3K+ HCl Al+3 KS KS Ô! Fe+3 + 7KCl Ô! Ô! Ô! 3K+ (koloidy) + AlCl3 H+ K+ FeCl3 AlCl3 + 3H2O Ò! Al(OH)3 + 3HCl Ò! Ò! Ò! FeCl3 + 3H2O Ò! Fe(OH)3 + 3HCl Ò! Ò! Ò! Kwasowość hydrolityczna H+ KS H+ +2(CH3COO)2Ca (koloidy) Ò! Ò! Ò! Ò! H+ H+ Ca+2 KS +4CH3COOH (koloidy) Ò! Ò! Ò! Ò! Ca+2 OkreÅ›lanie kwasowoÅ›ci hydrolitycznej metodÄ… Kappena - 40 g suchej gleby umieÅ›cić w bidonie; - dodać 100 ml 0,5 molowego (CH3COO)2Ca o pH 8,2; - wytrzÄ…sać zawiesinÄ™ glebowÄ… przez 1 godzinÄ™ na mieszadle rotacyjnym; - przesÄ…czyć zawiesinÄ™ (pierwsze krople odrzucić); - odmierzyć 50 ml zawiesiny do kolby sto\kowej, dodać 3-4 krople fenoloftaleiny; - miareczkować 0,1 molowym NaOH do jasnoró\owej barwy. Obliczenia kwasowoÅ›ci hydrolitycznej metodÄ… Kappena Hh = a * 5 * 1,5 [ilość ml 0,1 M NaOH/100 g gleby]; 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. Obliczanie potrzeb wapnowania Hh * 0,28 * 3 000 CaO [t/ha] = --------------------------------------- --------------------------------------- --------------------------------------- --------------------------------------- 1 000 CaO [t/ha] = Hh * 0,84 Hh * 0,5 * 3 000 CaCO3 [t/ha] = -------------------------------------- -------------------------------------- -------------------------------------- -------------------------------------- 1 000 CaCO3 [t/ha] = Hh * 1,5 Hh - kwasowość hydrolityczna w mmol(+)/100 g gleby; 0,28 - ilość g CaO odpowiadajÄ…ca 1 mmol(+)Hh; 0,50 - ilość g CaCO3 odpowiadajÄ…ca 1 mmol(+)Hh; 3 000 waga [t] 20-centymetrowej warstwy ornej na powierzchni 1 ha; 1 000 - przeliczenie g na kg; Wapno wÄ™glanowe CaCO3 + H2CO3 Ca(HCO3)2
Ca(HCO3)2 Ca+2 + 2HCO3-
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. Mo\e być stosowane na wszystkie gleby. Wapno tlenkowe CaO + H2O Ca(OH)2 + E
Ca+2 + 2OH- Ca(OH)2 + 2 H+ Ca+ + 2H2O
Wapno tlenkowe działa gwałtownie. Zaraz po zastosowaniu następuje egzotermiczna reakcja gaszenia wapna na powierzchni gleby. Powstaje \rący wodorotlenek wapnia. Powierzchnia gleby alkalizuje się bardzo silnie. Następnie wodorotlenek wapnia powoli wnika w głąb poziomu próchnicznego. Wyrównanie odczynu następuje szybciej ni\ w przypadku węglanu wapnia. Wapno tlenkowe mo\e być stosowane wyłącznie na gleby cię\kie i silnie próchniczne. Zastosowanie wapna tlenkowego na gleby lekkie powoduje w nich więcej szkody ni\ po\ytku. Du\a część mikroorganizmów glebowych ginie. Następuje równie\ uwstecznienie części składników pokarmowych szczególnie mikroelementów i fosforu (przekształcają się w sole nierozpuszczalne w wodzie).