agronom.me
Меню

Агрохімія

Вплив складу катіонів та ємності обміну на родючість ґрунту

Студентові

3 хв читання

Вплив складу катіонів та ємності обміну на родючість ґрунту

Як склад катіонів впливає на живлення рослин та властивості ґрунту

Від складу обмінних катіонів безпосередньо залежить реакція ґрунтового розчину та фізичний стан ріллі. У більшості родючих ґрунтів основу поглинального комплексу становлять кальцій і магній. При внесенні розчинних мінеральних добрив (наприклад, NH₄NO₃ або KCl) у ґрунтовий розчин витісняються ті катіони, які переважали в ґрунті. У чорноземах це буде нешкідливий кальцій, тоді як у кислих дерново-підзолистих ґрунтах витісняються водень і алюміній, що призводить до небезпечного підкислення середовища.

Обмінні катіони також визначають фізичну структуру ґрунту, викликаючи склеювання (коагуляцію) дрібних колоїдних частинок. Сила цього процесу безпосередньо залежить від валентності катіона і зростає в кислому середовищі (при лужній реакції вона слабшає). Здатність катіонів з'єднувати ґрунтові частинки збільшується в такому порядку: NH₄⁺ < Na⁺ < K⁺ < Mg²⁺ < Ca²⁺ < H⁺ < Fe³⁺ < Al³⁺.

Якщо в ґрунті переважає кальцій, колоїди стабільно коагулюють, формуючи сприятливу дрібногрудкувату структуру. Навпаки, висока концентрація натрію руйнує водотривкість ґрунтових агрегатів. У результаті погіршуються фізичні властивості ґрунту, його водний та повітряний режими.

При витісненні натрію з ґрунтового поглинального комплексу в розчин утворюється гідрокарбонат натрію. Ця сполука зумовлює лужну реакцію середовища, яка вкрай несприятлива для росту більшості культур.

  • Ca і Mg у чорноземах — 80–90 % ємності обміну
  • H і Al у червоноземах і підзолах — 50 % і більше
  • Одиниця вимірювання ЄКО — ммоль-ек/кг ґрунту

Від чого залежить ємність катіонного обміну

Ємність катіонного обміну (ЄКО) — це максимальна кількість катіонів, яку ґрунт здатний утримувати в обмінному стані. Даний показник характеризує поглинальну здатність ріллі і визначає, наскільки добре ґрунт утримує поживні речовини від вимивання. Величина ЄКО залежить від чотирьох ключових факторів:

  • Гранулометричний склад: чим більше в ґрунті глинистих і мулистих частинок, тим вища ємність поглинання. Глинисті та суглинисті ґрунти утримують катіони значно краще за супіщані та піщані.
  • Мінералогічний склад колоїдів: переважання мінералів монтморилонітової групи та гідрослюд збільшує ЄКО. Мінерали групи каолініту, а також гідроксиди заліза та алюмінію, навпаки, знижують її.
  • Вміст гумусу: органічна речовина різко підвищує ємність обміну, тому в чорноземах вона істотно вища, ніж у дерново-підзолистих ґрунтах.
  • Кислотність середовища: кисла реакція знижує негативний заряд ґрунтових колоїдів, через що падає і сама ємність обміну катіонів.

Піщані та супіщані ґрунти мають найменшу ємність обміну катіонів через вкрай низький вміст колоїдів. З цієї причини вони мають найнижчу природну родючість.

Нижче наведено дані щодо вмісту обмінних катіонів у різних типах ґрунтів на різних глибинах (у ммоль-ек/кг):

Ґрунт Глибина взяття зразка, см Ca Mg H, Al Na Ємність обміну катіонів
Червонозем 0–14 20 40 110 — 170
14–40 10 10 80 — 100
Дерново-підзолистий 0–14 50 20 70 — 140
20–30 30 20 50 — 100
Сірий лісовий 0–10 140 20 40 — 200
20–30 150 20 30 — 200
Чорнозем потужний 0–10 500 100 50 — 650
20–30 390 100 10 — 500
Солонець стовпчастий 1–6 100 40 — 20 160
9–14 90 150 — 90 330

Як надлишок водню руйнує ґрунт і чим регулювати склад катіонів

Накопичення поглиненого водню поступово руйнує мінерали ґрунтового поглинального комплексу. У результаті цих процесів погіршується фізична структура ґрунту на полі. Додатково падає ємність обміну, що знижує здатність ґрунту утримувати поживні речовини.

При витісненні іонів водню та алюмінію в ґрунтовий розчин збільшується його кислотність. Це безпосередньо пригнічує культурні рослини і заважає їхньому нормальному розвитку.

Склад і співвідношення обмінних катіонів у ґрунті необхідно регулювати штучно. Для цього в агрономічній практиці застосовують хімічну меліорацію. Вибір конкретного меліоранту залежить від типу ґрунту та характеру проблеми:

  • У кислі дерново-підзолисті ґрунти вносять вапно;
  • У солонцеві ґрунти вносять гіпс.

Читайте також