Ćwiczenie 10.

REKULTYWACJA GLEB ZASOLONYCH

Wprowadzenie.

Składnikiem zawsze obecnym w glebie jest woda stanowiąca fazę ciekłą gleby. Określenie „woda glebowa” jest uproszczeniem, gdyż rozpuszczone w niej składniki stanowią, że jest ona roztworem glebowym.

Roztwór glebowy przemieszcza się w profilu pod wpływem: siły ciężkości, sił kapilarnych
i siły ssącej korzeni. Roztwór glebowy stanowi podstawowe i najbardziej dostępne źródło składników pokarmowych dla roślin. Pobieranie ich przez rośliny związane jest bowiem
z intensywnością przechodzenia form związanych lub zasorbowanych (formy przyswajalne) do roztworu glebowego (formy dostępne). O składzie chemicznym roztworu glebowego decydują rozpuszczone w nim kationy i aniony, takie jak: Ca⁺², Mg⁺², K⁺, Na⁺, Al⁺³, Fe⁺³, Fe⁺², Mn⁺², NO₃^-, Cl^-, CO₃^-2, HCO₃^-, PO₄^-3, SO₄^-2. Stężenie roztworu glebowego w klimacie wilgotnym może wahać się od 100 do 30 000 mg^.kg^-1. W takich glebach w poziomach ornych może znajdować się 550-1100 kg soli/ha. Szczegółowe badania zmienności składu roztworu glebowego pozwalają określić kierunek migracji składników pokarmowych i oszacować ewentualne ich straty. Niekontrolowane stosowanie nawozów sztucznych, postępująca infiltracja w głąb gleby zanieczyszczeń przemysłowych i komunalnych prowadzi często do nadmiernej koncentracji roztworu, co w rezultacie dewastuje glebę.

Wobec postępującego zanieczyszczenia środowiska, wiążącego się ze stanem roztworu glebowego, problemem jest sprawa zasolenia gleb. Uważa się, że gleba zasolona to taka gleba, w której zawartość soli jest na tyle wysoka, że zakłóca prawidłowy rozwój roślin poprzez uniemożliwienie pobierania składników pokarmowych z gleby (siła ssąca roztworu glebowego przewyższa siłę ssącą korzeni). Dla większości roślin wrażliwych na zasolenie odpowiada to zawartości soli na poziomie 3000-4000 mg^.kg^-1. Uniwersalną metodą stosowaną do pomiaru ogólnego zasolenia gleby jest określanie przewodnictwa elektrolitycznego roztworu glebowego.

Przewodnictwo (przewodność) właściwe roztworu (λ) jest to odwrotność oporu właściwego (R) słupa cieczy zawartego pomiędzy elektrodami platynowymi o powierzchni
1 cm² i odległości 1 cm, czyli:

λ = 1·R^-1 (Ω^-1.cm^-1)

Przewodnictwo przyjęto wyrażać w simensach na cm (S^.cm^-1), w przypadku roztworów glebowych zachodzi potrzeba używania jednostek podwielokrotnych:

(mili-) mS = S^-3

(mikro-) μS = S^-6

Wielkość przewodnictwa zależy od temperatury, dlatego należy utrzymywać stałą temperaturę mierzonego ośrodka.

Dzięki istnieniu wysokiej korelacji pomiędzy przewodnictwem roztworu, a stężeniem kationów i anionów w roztworze, można obliczyć przybliżoną zawartość soli rozpuszczalnych
w badanym wyciągu glebowym.

Wykonanie oznaczeń i pomiarów.

Część A.

Pomiar zasolenia gleby.

• do kolby stożkowej o pojemności 250 cm³ odważyć na wadze analitycznej 20,00 g gleby zasolonej

• próbkę gleby zalać 100 cm³ wody destylowanej (używać pipetę)

• zamkniętą kolbę wstawić do wytrząsarki rotacyjnej na 1 godzinę

• zawiesinę przesączyć do zlewki o pojemności 100 cm³ i wykonać pomiar przewodnictwa elektrolitycznego.

Obliczenia.

Przewodnictwo elektrolityczne gleby (zasolenie gleby):

χ = R·k·5·f^-1 (S·cm^-1)

R - wartość odczytana z konduktometru (S·cm^-1)

k - stała elektrody = 0,78

f - współczynnik temperaturowy = 1,10

5 - wartość przeliczeniowa na 100 g gleby.

Istnieje wysoka korelacja pomiędzy przewodnictwem elektrolitycznym a stężeniem kationów lub anionów, mocą jonową oraz ciśnieniem osmotycznym roztworu. Wobec tego obliczyć:

• stężenie soli w analizowanym roztworze

C=640·R (mg·dm^-3)

• całkowitą zawartość kationów (lub anionów) w badanym roztworze

T=10·R (mmol(+)·dm^-3)

• ciśnienie osmotyczne analizowanego roztworu w 25 ^oC

P=R·0,39 (bar)

• moc jonową roztworu glebowego

I=0,013·R (mol·dm^-3)

gdzie: R oznacza przewodnictwo elektrolityczne roztworów w mS·cm^-1.

Część B.

Odsalanie gleby na drodze przemywania wodą.

Wykonanie oznaczeń i pomiarów.

• na wadze analitycznej odważyć na szkiełku zegarkowym 50,00 g gleby zasolonej (tej samej co w części A)

• glebę przenieść na karbowany sączek umieszczony w lejku szybkosączącym w statywie

• podstawić pod stopę lejka cylinder miarowy nr 1 o pojemności 50 cm³

• zalać glebę na sączku, używając pipetę, 25 cm³ wody destylowanej (ilość wody odpowiada 50 % polowej pojemności wodnej badanej gleby)

• po przesączeniu odstawić cylinder nr 1 i podstawić nr 2

• ponownie zalać glebę na sączku 25 cm³ wody destylowanej

• powtórzyć czynności opisane wyżej tyle razy aby otrzymać sześć przesączy

• wykonać pomiary przewodnictwa elektrolitycznego uzyskanych przesączy

Obliczenia.

Obliczyć ilość wody niezbędną do odsolenia gleby oraz oszacować ilościowo skuteczność tej metody rekultwacji.

Biorąc pod uwagę otrzymane wyniki oznaczeń, obliczyć ilość wody niezbędną do odsolenia gleby w następujących warunkach

• rekultywację należy wykonać na powierzchni 10 ha

• zasoleniu uległa powierzchniowa - 40 cm część profilu glebowego o następujących parametrach: wilgotność aktualna 10 %, maksymalna pojemność wodna 50 %, gęstość objętościowa chwilowa 2,0 g·cm^-3.

Zaproponować inne metody rekultywacji gleb zasolonych.

Potrzebny sprzęt i odczynniki.

• kolba stożkowe o pojemności 250 cm³ (1 szt.)

• zlewka o pojemności 100 cm³ (1 szt.)

• pipeta o pojemności 25 cm³ (1 szt.)

• pipeta o pojemności 100 cm³

• cylindry miarowe o pojemności 50 cm³ (6 szt.)

• szkiełko zegarkowe (1 szt.)

• lejeki szybkosączące (2 szt.)

• statywy do lejków (2 szt.)

• tryskawka (1 szt.)

• łyżeczka laboratoryjna (1 szt.)

• sączki karbowane

• konduktometr OK-102/1

• waga analityczna WPS 1200 C

• wytrząsarka rotacyjna „Laboratory shaker type 358 S”.

Instrukcja obsługi konduktometru.

Obsługa pehametru.

1. Aparat włączyć do sieci.

1. Nacisnąć przyciski - najpierw On/Off, a potem Cond.

2. Wyjąć elektrodę i czujnik temperaturowy z roztworu stabilizującego, spłukać wodą destylowaną z tryskawki, a następnie wytrzeć bibułą przez delikatne przykładanie.

3. Włożyć elektrodę i czujnik do badanego roztworu odczytać wynik. Pomiędzy kolejnymi pomiarami elektrodę i czujnik spłukać wodą destylowaną i delikatnie wytrzeć bibułą filtracyjną.

4. Po zakończonych pomiarach wstawić elektrodę i czujnik temperaturowy do roztworu stabilizującego i wyłączyć aparat - przyciskiem On/Off.

Zakres wymaganych wiadomości.

Roztwór glebowy, roztwór rzeczywisty i koloidalny, skład jakościowy i ilościowy roztworu glebowego, przewodnictwo elektrolityczne jako miara zasolenia gleb. Znaczenie wody
w glebie. Gleby słone - systematyka, właściwości. Przyczyny i skutki zasolenia gleb. Metody rekultywacji gleb zasolonych.

Literatura.

Buckman H.C., Brady N.C.: Gleba i jej właściwości. PWRiL. Warszawa, 1971.

Dobrzański B., Zawadzki S.: Gleboznawstwo. Wydanie III. PWRL. Warszawa, 1995.

Minczewski J., Marczenko Z.: Chemia analityczna. Analiza instrumentalna. PWN. Warszawa, 1980.

Misztal M., Smal H., Wójcikowska-Kapusta A.: Litosfera i jej ochrona. Przewodnik do ćwiczeń dla studentów akademii rolniczych kierunku ochrona środowiska. Wyd. AR, Lublin, 1997.

Mocek A., Drzymała S., Maszner P.: Geneza, analiza i klasyfikacja gleb. Wyd. AR, Poznań, 1997.

Praca zbiorowa: Systematyka gleb Polski. Roczniki Gleboznawcze. Tom XL, z.3/4. Warszawa, 1989.

Praca zbiorowa pod redakcją R. Turskiego.: Gleboznawstwo. Ćwiczenia dla studentów wydziałów rolniczych. Wyd. AR, Lublin, 1998.

„Techniki odnowy środowiska” - Wydział Hodowli i Biologii Zwierząt,

studia stacjonarne, kierunek - ochrona środowiska, specjalność - przemysłowe technologie w ochronie środowiska

Instrukcja: Ćwiczenie 10. Rekultywacja gleb zasolonych.

______________________________________________________________________________ strona 1 z 4

---