POJEMNOŚĆ SOBRCYJNA jest to całkowita ilość kationów zarówno o charakterze zasadowym ( Ca, Mg , K, Na i inne) jak i kwasowym ( H, Al., i inne ) które może być związane przez glebę. Wielkość pojemności sorbcyjnej wyrażamy w milirównoważnikach na 100g gleby. Sorbcja kationów odbywa się głównie pomiędzy powierzchnią stałą gleby a roztworem glebowym tj. fazą płynną. Miedzy tymi dwiema fazami ustala się pewien stan dynamicznej równowagi.

W sorbcji kationów nie bierze udziału cała faza gleby lecz tylko jej najbardziej aktywna część tę aktywną pod wzgl. sorbcyjnym częścią gleby są cząstki ilaste ( mniejsze od 0,002 mm) . W związku z tym gleby o większej zawartości cząstek koloidalnych wykazują dużą wymienną pojemność sorbcyjną w stosunku do kationów. Wzrost ten nie jest jednak proporcjonalny do wzrostu zawartości cząsteczek ilastych w glebach , gdyż zależy w dużym stopniu od składu i budowy tych cząsteczek. W skład cząstek ilastych gleby wchodzą głównie minerały iłówe a) kaolinit b) illit c) montmorylonit d) wermikulit e) chloryty . Ponadto w skład tych cząstek wchodzą związki organiczne stanowiące tzw. próchnicę. Właściwości sorbcyjne minerałów i próchnicy w poszczególnych glebach znacznie się różnią. Stąd też wielkość sorbcji zależy nie tylko od ilości cząstek ilastych, ale również od wzajemnego stosunku wymienionych minerałów iłowych oraz próchnicy wchodzących w skład tych cząstek.

Kompleks sorbcyjny gleb tj. najbardziej rozdrobniona faza stała gleby o złożonej budowie . Oznaczanie pojemności sorbcyjnej gleby. Można przeprowadzić różnymi metodami. Zasadą wszystkich metod jest wypieranie z kompleksu sorbcyjnego kationów zasadowych i kwasowych za pomocą różnych roztworów soli i kwasów.

Kationy dowolnej soli lub kwasu wypierają z kompleksu sorbcyjnego gleby wszystkie zasorbowane kationy. Wyparte kationy przechodzą do roztworu (przesączu). W otrzymanym przesączu możemy oznaczyć dowolnymi metodami poszczególne kationy , z wyjątkiem kationu użytego do wypierania. Sumując wszystkie kationy po uprzednim przeliczeniu na milirównoważniki i na 100 g gleby uzyskujemy całkowitą pojemność sorbcyjną badanej gleby. Pojemność ta jest wielkością prawie stałą ulega jedynie niewielkim zmnianom pod wpływem zmiany pH lub zmniejszanie się cząsteczek koloidalnych. Kationy z kompleksu są wypierane do roztworów glebowych przez wodór który wchodzi na ich miejsce. Wapnowanie powoduje wymianę wodoru z kompleksu na wapń w myśl reakcji przytoczonej powyżej.

METODA KAPPENA Należy 30g gleby powietrznie suchej przesianej przez sito o średnicy oczek 1mm wsypać do kolbki o poj. 300- 500cm³ i zalać 150cm³ 0,1% HCl. Następnie wymieszać przez 1 godzinę. Po upływie tego czasu zawartość kolby sączymy przez sączek . Z przesączu pobieramy dwie równoległe porcje po 50cm³dodajemy kilka kropli fenoloftaleiny i miareczkujemy 0,1% Na OH do wystąpienia słabo różowego zabarwienia .

S=( 50cm³HCl *n - x cm³NaOH * n) * 10 x - ilość cm³ NaOH zużytego do zmiareczkowania 50cm³przesączu n = normalność HCl użytego do wypierania kationów zasadowych gleby.

POJEMNOŚĆ SORBCYJNA równa się sumie zasadowych kationów wymiennych oraz sumie wodoru T=S+H _h Wartość ta dla danej gleby i dla danego poziomu genetycznego jest w pewnym przybliżeniu stałą tak długo dopóki nie nastąpi zmiana ilościowa lub jakościowa kompleksu sorbcyjnego gleby. Zmienny jest tylko wzajemny stosunek S i H . Ulega on ciągłym zmianom pod wpływem nawożenia, pobierania kationów zasadowych przez rośliny, wietrzenia chemicznego minerałów, procesów glebotwórczych. W wypadku nadmiaru wodoru gleba wymaga wapnowania w celu zneutralizowania zakwaszenia wywołanego wodorem. Skład kationiwy kompleksu sorbcyjnego może świadczyć również o kierunku procesu glebotwórczego , ponadto decuduje o zaliczeniu gleby do określonego typu. Procent wymienny kationów zasadowych w kompleksie sorbcyjnym gleby (V_s) obliczamy: %V_s=(S*100): T. Podobnie obliczamy procentowy udział wodoru (V_H) = (H_h*100):T

WAPNOWANIE GLEB

H_h- ilość oznaczonego wodoru w milirównow./ 100 g gleby

10- przeliczenie ilości wodoru ze 100 g na 1 kg gleby

3000000- waga gleby w kg na obszarze 1 ha do głębokości 20cm

0,028- przeliczanie milirów. na g CaO

0,05- przeliczanie milirów. na CaCO₃

1000- zmiana g na kg

100 -zmiana kg na q

OZNACZANIE KWASOWOŚCI WYMIENNEJ GLINU

O kwasowości wymiennej decydują wodór wymienny i glin ruchomy , znajdujące się w glebie i przechodzące do roztworu 1n KCl . Kwasowość wymienna występuje w glebach w których stężenie jonów wodorowych mierzone w 1n KCl , jest mniejsze od 6, natomiast glin ruchomy pojawia się w glebach o pH poniżej 5,5. Do zwiększenia ilości glinu ruchomego i wodoru wymiennego przyczynia się w znacznym stopniu substancja organiczna ( próchnica nienasycona- kwaśna). Obecność wodoru a zwłaszcza glinu ruchomego oddziaływuje szkodliwie na większość roślin uprawnych. Niektóre grupy drobnoustrojów żyjące w glebach produkują w wyniku swej działalności życiowej różne kwasy organiczne oraz mineralne. Kwasy te w pewnym stopniu ulegają dysocjacji powodując zjawienie się wodoru jonowego w roztworach glebowych, który może częściowo ulec zaabsorbowaniu na powierzchniach ujemnie naładowanych cząsteczek koloidowych, a częściowo pozostać w roztworze glebowym. Ponadto rośliny wyższe pobierając kationy zasadowe wydzielają równoważnikowe ilości wodoru jonowego. Glin wymienny ( ruchomy) przyczynia się do zakwaszenia środowiska podobnie jak wodór. Silnie kwaśne gleby na ogół nie wykazują już obecności wodoru, a jedynie glinu ruchomego . Stąd też oznaczanie kwasowości wymiennej polega na określeniu zarówno zawartości jonów wodoru, jak i jonów glinu. Przy oznaczaniu kwasowości wymiennej, wywołanej jonami wodoru i glinu posługujemy się metodą Sokołowa, która polega na wybieraniu tych jonów z gleby roztworem 1n KCl. sączek

Reakcja wymiany przebiega w ilościach równoważnikowch. Należy ponadto pamiętać, że glin i wodór, znajdujące się ewentualnie w roztworze glebowym mogą przejść do przesączu. W przesączu są różne sole i kwas solny oraz część soli wypierającej. Chlorek glinowy jako sól silnego kwasu i słabej zasady hydrolizuje w roztworze na kwas i zasadę: AlCl₃+3H₂O Al(OH)₃+3HCl . Jeżeli do otrzymanego roztworu dodamy odpowiednią ilość fluorku sodowego-NaF , to jony glinu w przesączu wytrącą się w postaci obojętnej soli kompleksowej: AlCl₃+6NaF= Na₃AlF₆+3NaCl , w roztworze zaś pozostanie tylko kwas solny powstały w wyniku wyparcia z gleby jonów wodoru przez KCl. W związku z tym istnieje możliwość oddzielnego oznaczania w wyciągu z gleby jonów H⁺ i Al³⁺ w bardzo prosty sposób. Miareczkujemy jedną część roztworu 0,05 n NaOH bez dodatku roztworu soli NaF i otrzymujemy sumę jonów H⁺ Al³⁺ ; drugą część roztworu miareczkujemy z dodatkiem roztworu soli NaF i otrzymujemy tylko jony H⁺ faktycznie występujące w glebie. Z różnic tych miareczkowań możemy obliczyć zawartość w glebie jonów Al³⁺ ruchomego. Oznaczanie kolba 500cm³ + 60 g gleby powietrznie suchej i przesianej sitko o średnicy1mm + 150cm³ 1 n KCl . Mieszamy godzinę . Sączymy do kolb Erlenmajera o poj. 300cm³ . 50cm³ roztworu do 2 kolb Erlenmajera o poj. 100cm³. Kolba 1 - 5cm³ 3,5% roztworu NaF. Dwie kolby gotujemy 5 minut od chwili wrzenia, dodajemy fenoloftaleiny. Miareczkujemy na gorąco 0,05 n NaOH do słabo różowego zabarwienia. Tak ustalamy sumę Al. + H_w teraz miareczkujemy z NaF . Ustalamy ilość samego H⁺. Wyniki w milirównoważ / 100g gleby . Dla samego Al. w mg/ 100g gleby. Miareczkowanie I = ( Al. + H _w) w milirównoważ/ 100g = xcm³Na OH * n* 5 * 1,75 Miareczkowanie II = ( H_w) w milirównoważ /100g= xcm³ NaOH *n * 5 * 1,75. I-II = ( Al.+ H_w)- ( H_w) = Al. w mili./100g gleby.

pH - UJEMNY LOG. ZE STĘŻENIA JONÓW WODOROWYCH

pH = -log H⁺ - log C_H+ w gramocząsteczkach na litr roztworu

Podział gleb ze względu na stężenie jonów wodorowych mierzonych w wyciągach 1n xCl a) gleby silnie kwaśne pH_w< 4,5 b) gleby kwaśne pH _wod 4,6 do 5,5 c) gleby słabo kwaśne pH_w ,5,6do 6,5 d) gleby obojętne pH_w6,6do 7,2 e) gleby zasadowe pH_w > 7,2 . Stężenie jonów wodorowych oznaczamy w wyciągach wodnych lub soli obojętnych np. 1nKCl , w wyciągach wodnych oznaczamy aktywne( czynne) jony wodorowe i stężenie ich określamy pH _{C .} W wyciągach 1n KCl oznaczamy wymiennie zaabsorbowane jony wodorowe na powierzchni cząsteczek koloidalnych i oznaczamy pH_w ( pH wymienne). Stężenie jonów wodorowych oznaczanych w wyciągu 1n KCl pH_w jest większe niż w pH_C .pH_w <pH_c . pH rzutuje na strukturę gleby, mikroorganizmy i przyswajalność mikroelementów. W kwaśnej brak bakterii . Tylko promieniowce i grzyby.

Metoda elektrometryczna metoda ta oparta jest na pomiarze siły elektrometrycznej ogniwa składającego się z dwóch elektrod. Jedna elektroda ma stały potencjał i stąd jest ona elektrodą porównawczą. A potencjał drugiej zależy od stężenia jonów wodorowych w badanym roztworze. Elektroda o stałym potencjale to elektroda kalomelowa o składzie Hg ( Hg₂Cl₂) . Jest ona cała zanurzona w nasyconym roztworze KCl . W wypadku zmiany stężenia KCl zmienia się potencjał elektrody.

Oznaczanie: odważyć do 2 naczynek o poj. 25-50 cm³ po 10 g gleby suchej przesianej przez sito 1mm . Do jednego naczynka wlewamy 10cm³ wody destylowanej uprzednio gotowanej przez 1 godz. Do drugiej kolby dodajemy 10cm³ 1n KCl. Zawartość naczynka mieszamy i pozostawiamy przez co najmniej przez 2 godz. w spokoju . Po tym okresie wykonujemy pomiary za pomocą pehametru włączając przed tym elektrodę kalomelową i pomiarową do aparatu . Następnie ze skali pehametru odczytujemy wartość pH . Po każdym odczycie należy elektrodę przepłukać wodą destylowaną.

WŁAŚCIWOŚCI FIZYCZNE GLEBY

Gleba stanowi mieszaninę fizycznych 3 faz skupienia. Wśród fazy stałej , składającej się z cząstek mechanicznych o różnej średnicy i o różnym składzie mineralnym oraz niewielkiej domieszki próchnicy rozproszone są dwie pozostałe fazy tj. faza płynna - woda gazowa - powietrze. Wzajemny stosunek tych 3 faz o różnej gęstości ma olbrzymie znaczenie w procesach biologicznych,fizycznych i chemicznych .

Penetracja korzeni roślin w glebie zależy od ułożenia cząstek fazy stałej. Stwierdzono że gdy 1cm³ znajduje się tyle cząsteczek fazy stałej gleby że jego masa wynosi 2g wówczas korzenie roślin nie mogą pokonać oporu mechanicznego . Im luźniej ułożone są cząsteczki gleby, tym więcej wolnych przestrzeni znajduje się w glebie gdzie może gromadzić się woda i powietrze. Faza stała dostarcza roślinom niezbędnych pod względem biologicznych pierwiastków.gęstość fazy stałej zależy od składu minearologicznego, zawartości próchnicy. Iły i gliny , tlenki żelaza uwodnionepodwyższają a próchnica obniża gęstość .Faza płynna ( woda) przyczynia się do rozpuszczania fazy stałej i pośredniczy w transporcie do korzeni roślin niezbędnych im do życia substancji. Faza gazowa dostarcza żywym org. głównie tlenu. Brak wody lub tlenu uniemożliwia roślinom pobieranie pierwiastków z fazy stałej gleby najbardziej zasobnej pod względem chemicznym. Gleby najbardziej żyzne, najbardziej produkcyjne mają stosunek objętościowy fazy stałej do płynnej i do gazowej 2:1 :1 tzn. że w 100cm³gleby 50cm³ stanowi faza stała 25cm³ woda 25cm³powietrze. Stan taki byłby idealny ale nie jest możliwy do osiągnięcia . Wzajemny stosunek 3 faz składowych gleby zależy od stopnia uziarnienia gleby, od składu mechanicznego oraz sposobu ułożenia przestrzennego cząstek glebowych.

Przy dokładnej obserwacji okazuje się iż w większości gleb tworzą one mniej lub bardziej regularne skupienia- agregaty strukturalne. Stwierdzono że im większe jest rozdrobnienie cząsteczek fazy stałej tym większa występuje porowatość ogólna. Stąd też gleby wytworzone ze żwirów lub piasków mają znacznie mniejszą porowatość ogólną niż np. gleby wytworzone z iłów lub lessów. Przestrzenie występujące między cząsteczkami gleby tworzą tzw. porowatość ogólną gleby. Dzieli się ją na porowatość kapilarną ( pory mogą być zajęte przez wodę) i porowatość niekapilarną ( pory mogą być wypełnione tylko powietrzem)

Pobieranie próbek gleby o nienaruszonym układzie naturalnym.

Pobieranie tych próbek wykonujemy za pomocą metalowych cylinderków w postaci walca z nakrywkami o ściśle znanej pojemności. Ważymy cylinderek, wybieramy reprezentacyjne miejsce na polu zdejmujemy wierzchnią warstwę gleby lub darń do 2-5cm , stawiamy cylinderek zaostrzonymi końcami na wyrównanej powierzchni gleby i wciskamy całkowicie. Obok cylinderka (3-4 cm) pionowy wykop i dużym nożem podcinamy ostrożnie od dołu. Nadmiar gleby usuwamy ostrożnie nożem i przykrywamy wieczkiem.

a)GĘSTOŚĆ OBJĘTOŚCIOWA POLOWA GLEBY- C_O

C_o- jest to masa 1 cm³gleby świeżo pobranej z pola o nienaruszonym układzie naturalnym i aktualnej wilgotności. a- masa cylinderka z glebą świeżo pobraną z

glebą z pola , b- masa pustego cylinderka , v - objętość cylinderka (cm³)

POROWATOŚĆ KAPILARNA GLEBY ( POJEMNOŚĆ WODNA KAPILARNA) -P_k

P_k -suma wszystkich przestworów kapilarnych zdolnych do utrzymywania wody w glebie wbrew sile grawitacji a₁ - masa cylinderka z glebą po podsiąknięciu wodą

b₁- masa cylinderka z glebą po wysuszeniu w temp. 105^oC v- objętość cylinderka w cm³

c) GĘSTOŚĆ GLEBY SUCHEJ -C

C-masa1cm³gleby wysuszonej w temp. 105⁰C o nie naruszonym układzie naturalnym.b₁- masa cylinderka z glebą po wysuszeniu w temp. 105⁰C, b- masa pustego cylinderka zważonego przed pobraniem próbki glebowej w polu, v- objętość cylinderka.

d) GĘSTOŚĆ FAZY STAŁEJ GLEBY -C₁

C₁- stosunek suchej fazy stałej gleby do jej objętości

m- naważka wysuszonej w temp. 105^oC gleby. v- poszukiwana objętość odważonej gleby w cm³ . q - masa piknometru lub kolbki miarowej napełnionej przegotowaną wodą destylowaną p- masa piknometru lub kolbki miarowej z glebą i wodą

5. OGÓLNA POROWATOŚĆ GLEBY - P_O

P_o - suma fazy ciekłej i gazowej. C- gęstość gleby suchej , C₁ - gęstość fazy stałej

6. POROWATOŚĆ KAPILARNA GLEBY-P_k

P_k- suma porów w glebie które mogą zatrzymać wodę pomimo grawitacji oraz przemieszczania C- masa gleby z cylinderkiem po podsiąknięciu d- masa gleby z cylinderkiem po wysuszeniu. v- objętość cylinderka

7. POROWATOŚĆ NIEKAPILARNA ( POJ. POWIETRZNA) GLEBY-P_n

P_n - różnica między pojemnością ogólną ( P_o) a kapilarną ( P_k)

8. WILGOTNOŚĆ AKTUALNA -W_a

W_a - ilość wody która w danej chwili znajduje się w glebie

b- masa cylinderka z glebą świeżo pobraną z pola

d-masa gleby z cylinderkiem po wysuszeniu

v- objętość cylinderka w cm³

OBLICZANIE ILOŚCI WODY UTRZYMANEJ W GLEBI E SIŁAMI KAPILARNYMI

Liczymy z proporcji mając dane P_k - i objętość gleby (m³)

OBLICZANIE DAWKI NAWODNIENIOWEJ

1999

T21 Strona 4 z 1

WŁAŚCIWOŚCI FIZYCZNE I CHEMICZNE GLEB 1999

Strona 1 z 1

---