WYDZIAŁ INŻYNIERII LĄDOWEJ I ŚRODOWISKA UNIWERSYTET ZIELONOGÓRSKI
	GLEBOZNAWSTWO
I ROK INŻYNIERII ŚRODOWISKA STUDIA DZIENNE GRUPA 16A	14.03.2012
Zasolenie i pH gleby. AUTORZY OPRACOWANIA: Bartłomiej Garbera Piotr Waśkowicz Hubert Olender

ZASOLENIE
I. Wstęp

Zasolenie polega na gromadzeniu się w glebie rozpuszczalnych w wodzie soli. Są to sole potasu, magnezu, wapnia, chloru, sodu, siarczany, węglany i dwuwęglany.
Pierwotne zasolenie polega na akumulacji soli w wyniku naturalnych procesów będących efektem wysokiej zawartości soli w materiale macierzystym gleby lub w wodzie gruntowej. Wtórne zasolenie jest efektem działalności człowieka, jak stosowanie nieodpowiednich praktyk nawadniania z wykorzystaniem wody o wysokiej zawartości soli lub niedostateczne odwodnienie gleby.

Czynniki prowadzące do nadmiernej akumulacji soli w glebie mogą mieć charakter naturalny bądź antropogeniczny.

Czynniki środowiskowe (naturalne) powodujące zasolenie:
• wydarzenia geologiczne, które mogą powodować wzrost stężenia soli w wodach gruntowych i co za tym idzie w glebach;
• czynniki naturalne, które mogą kierować bogatą w sole wodę gruntową na powierzchnię, blisko powierzchni lub do warstw gleby powyżej zwierciadła wód gruntowych;
• wyciek wód gruntowych na obszary położone poniżej poziomu morza, tj. mikrodepresje, z których odpływ wody jest niewielki bądź nie ma go w ogóle;
• wody spływające z obszarów o podłożach geologicznych, które uwalniają duże ilości soli;
• działanie wiatru, który na obszarach przybrzeżnych może nanieść sole w głąb lądu.

Naturalnymi czynnikami mającymi wpływ na zasolenie gleb są klimat, materiał macierzysty gleby, pokrycie gleby, rodzaj roślinności i topografia.

Czynniki będące skutkiem działalności człowieka, które mogą prowadzić do zasolenia:
• nawadnianie wodą bogatą w sole;
• podnoszenie poziomu zwierciadła wody w wyniku działalności człowieka (filtracja z otwartych kanałów i zbiorników, nierównomierne rozprowadzenie wody służącej do nawadniania przez systemy nawadniające, złe praktyki nawadniania, nieodpowiednie odwodnienie);
• stosowanie nawozów i innych substancji, zwłaszcza w sytuacji, gdy grunty, na których prowadzona jest intensywna uprawa, mają słabą przepuszczalność i ograniczone możliwości wypłukiwania;
• stosowanie do nawadniania ścieków o wysokiej zawartości soli;
• rozprowadzanie na glebach ścieków o wysokiej zawartości soli;
• zanieczyszczenie gleb wodami o wysokiej zawartości soli i produktami ubocznymi przemysłu.

Najsilniej oddziałującymi czynnikami będącymi skutkiem działalności człowieka są: użytkowanie gruntów, systemy gospodarki rolnej, gospodarowanie gruntami i degradacja gruntów. Zarówno nieodpowiednie praktyki nawadniania (takie jak stosowanie do nawadniania wody o wysokiej zawartości soli), jak i niedostateczne odwodnienie powodują zasolenie.

Konsekwencjami zasolenia są:
• negatywny wpływ na wzrost i plonowanie roślin
• szkody w infrastrukturze (drogi, cegły, korozja rur i kabli)
• obniżenie jakości wody dla użytkowników, problemy sedymentacji
• erozja gleby, gdy rośliny są zbyt silnie dotknięte ilości soli.
Przyjętą miarą zasolenia gleby jest jej konduktywność- EC (w mS/Cm), wprost proporcjonalna do zawartości soli w roztworze glebowym. Za graniczną wartość zasolenie gleby przyjmuje się 2,0 mS/cm. Wyższe od tej wartości uznaje się powszechnie za szkodliwe dla roślin, natomiast wartości z zakresu 1,2- 2,0 uznaje się za dopuszczalne, aczkolwiek wysokie i bliskie szkodliwego oddziaływania na rośliny. Wartości powyżej 4mS/cm uznaje się za szkodliwe dla roślin, wiele spośród roślin uprawnych obumiera w takich warunkach.
Najczęściej spotykanymi wartościami zasolenia są: dla gleb bielicowych- lekkich, piaskowych 0,15 mS/cm, natomiast intensywnie nawożonych gleb uprawnych 1,2 mS/cm.
Wysokie zasolenie znoszą tylko niektóre gatunki roślin, zwane helofitami.

Zasolenie mierzy się konduktometrem (urządzenie mierzące przewodność elektryczną roztworów poprzez elektrodę) w mS/cm (milisirens/centymetr).
1mS/cm=1000µS/cm (mikrosirens/centymetr)

II. Pomiar zasolenia w glebie.

Aby określić zasolenie gleby stosujemy konduktometr. Do wykonania analizy używamy:
- konduktometr z elektrodą
- zlewki 50 cm³
- wagę analityczną
- pipety
- mieszadło laboratoryjne
- wodę destylowaną.
Analizę rozpoczynamy od odważenia potrzebnej ilości gleby. Po wcześniejszym odtarowaniu zlewki na wadze analitycznej, odważamy w niej 20g gleby. Następnie przy pomocy pipety dopełniamy zlewkę wodą destylowaną do 50 cm³ cały czas mieszając roztwór. Gdy to zrobimy przystępujemy do ustalenia zasolenia gleby. Do zlewki wkładamy elektrodę i po chwili odczytujemy wynik. Pamiętamy o wcześniejszym przepłukaniu elektrody przed przeniesieniem jej do drugiej próby.

III. Wyniki oznaczenia stopnia zasolenia gleby.

Opis próby	Zasolenie µS/cm
50 cm3 roztworu 20 g gleby i wody destylowanej	406 µS/cm

IV. Wnioski.

Badana przez nas gleba zawiera wartości zasolenia mieszczące się w granicach dopuszczalnych. Takie wartości przyjmuje się za najczęściej spotykane, nie są one szkodliwe dla roślin

pH
I. Wstęp

Odczyn pH (jednostka pH to wynik ujemnego logarytmu ze stężenia jonów wodorowych w roztworze glebowym) określa stan zakwaszenia gleby, który jest ważnym czynnikiem w uprawie roślin. Najkorzystniejszy odczyn znajduje się w granicach 6,0-6,5.

Przyczyny zwiększenia kwasowości gleby:

• Dwutlenek węgla (CO₂ + H₂O = H₂CO₃)

• Kwasy organiczne

• Nawozy mineralne, kwaśne fizjologicznie

• Kwasy fulwowe

• Opady atmosferyczne (kwaśne deszcze).

Nadmierne zakwaszenie jest przyczyną degradacji gleb, niekorzystnych procesów chemicznych i biochemicznych, szkodzi także mikroorganizmom i roślinom wyższym. Struktura gleby oraz jej przepuszczalność ulegają pogorszeniu. W środowisku kwaśnym wiele substancji toksycznych, w tym metali ciężkich. Zróżnicowana zawartość odczynu zwiększa migracje pierwiastków, powodując naruszenie równowagi jonowej środowiska glebowego.

Kwasowość czynna ujawnia się w roztworze wodnym i są za nią odpowiedzialne jony wodorowe i glinowe roztworu glebowego.

Kwasowość wymienna ujawnia się w roztworze soli obojętnej i oprócz jonów wodorowych i glinowych są za nią odpowiedzialne także takie, które słabiej związane z kompleksem sorpcyjnym, przechodzą do roztworu glebowego wyparte przez kationy stosowanej soli.

Kwaśne gleby są naturalnym skutkiem intensywnych opadów atmosferycznych w postaci kwaśnych deszczów (zawierają one związki gazowe), drenażu wodami opadowymi, czy też stosowania nawozów azotowych i siarczanowych. Cechy:

• Osłabiona aktywność mikrobiologiczna

• Zmiany cech fizycznych i chemicznych

• Nadmierne wymywanie składników pokarmowych

• Uruchomione pierwiastki metaliczne

• Blokowanie sorpcji wapnia i magnezu

• Zmniejszona pojemność sorpcyjna (wzrost pH o 1 = podniesienie pojemności sorpcyjnej o 0,66-2,42 cmol/kg)

• pH poniżej 5,5 oznacza obniżenie plonowania roślin wrażliwych na większą koncentrację jonów H⁺, a poniżej 4,0 – pojawiają się warunki toksyczne

Gleby alkaliczne wiążą się ze słabymi opadami, silnym parowaniem i ograniczonym drenażem gleby. Odczyn powyżej 8,5 mają gleby zasolone, zasodowane. Pojawia się to również przy dużych opadach pyłów przemysłowych i przewapnowaniu.

Do zmniejszenia odczynu gleby prowadzą procesy:

• wprowadzenie CO₂ lub kwasu węglowego

• zakwaszenie gleb przez wprowadzone związki S, FeS, Fe, siarczany żelaza i glinu oraz chlorki

• wytrącanie Fe i Al dodanych jako związki rozpuszczalne

• utlenianie związków żelaza

• utlenianie S i siarczynów

• nitryfikacja

• biologiczne uwalnianie kwasów organicznych

• pobranie kationów

• zastępowanie Al wymiennego, odprotonowanie powierzchni z jonami wymiennymi.

Natomiast do zwiększenia odczynu pH prowadzą:

• adsorpcja Al

• uzupełnienie protonów powierzchni wymiennych

• pobieranie anionów

• biologiczne uwalnianie anionów organicznych

• procesy beztlenowe

• denitryfikacja

• redukcja siarczanów

• redukcja tlenków żelaza

• wietrzenie minerałów krzemianowych

• dopływ dwuwęglanów

• dopływ węglanów.

Odczyn pH próby glebowej mniejszy od 7,0 oznacza glebę o przewadze jonów H⁺, większy – glebę o przewadze jonów OH^-, a pH=7,0 to równowaga jonów H⁺ i OH^-. Odczyn gleby można badać przez metody potencjometryczne, czy też kwasomierz Hellige’a.

Gleby silnie kwaśnie (pH do 5,0):

• bielice

• bielicowe leśne i uprawne

• torfowe torfowisk wysokich

• glejowo-murszowe

Gleby kwaśne (pH w H₂O 5,1-6,0, a w CaCl₂ 5,1-5,8):

• bielicowe

• rdzawe

• brunatne kwaśne

• płowe

• torfowe torfowisk niskich

• glejowe

• pseudoglejowe

Gleby lekko kwaśne (pH w H₂O 6,1-6,7, a w CaCl₂ 5,9-6,5):

• czarnoziemy leśno-stepowe

• czarnoziemy leśno-łąkowe

• brunatne właściwe i wyługowane

• płowe

• torfowe torfowisk dolinowych

• deluwialne

Gleby obojętne (pH w H₂O 6,8-7,4, a w CaCl₂ 6,6-7,0):

• czarnoziemy leśno-stepowe

• czarnoziemy leśno-łąkowe

• szaro-brunatne

• brunatne właściwe

• mady

• mułowo-gytiowe

• deluwialne

Gleby zasadowe (pH w H₂O od 7,4, a w CaCl₂ od 7,0):

• rędziny

• słone.

II. Pomiar odczynu pH w glebie

Do przeprowadzenia ćwiczenia używamy:

• pH-metru z elektrodą

• zlewki 50 cm³

• wagi analitycznej

• wody destylowanej

• roztworu CaCl₂

• pipety

• mieszadła laboratoryjnego.

Aby dokonać pomiaru, odważamy gleby (po odtarowaniu zlewki na wadze analitycznej) i przy użyciu pipety dopełniamy zlewkę wodą destylowaną do 50 cm³, mieszając roztwór. Następnie do zlewki wkładamy elektrodę i odczytujemy wynik. Po ćwiczeniu przepłukujemy elektrodę i powyższe czynności wykonujemy przy użyciu roztworu CaCl₂ zamiast wody destylowanej.

III. Wyniki przeprowadzanego ćwiczenia

Opis próby	Odczyn pH
50 cm^3 roztworu 20g gleby i wody destylowanej	6,78
50 cm^3 roztworu 20g gleby i CaCl2	6,61

IV. Wnioski

Badana próba gleby zawiera się w przedziale wartości przypisywanych glebom obojętnym, może to być więc czarnoziem leśno-stepowy, leśno-łąkowy, gleba szaro-brunatna, brunatna właściwa, mad, mułowo-gytiowa lub deluwialna.