GLEBOZNAWSTWO – WYKŁAD 8 – 30.11.2009
SORPCYJNE WŁAŚCIWOŚCI GLEBY
Sorpcją gleb nazywamy ich zdolność do zatrzymywania: cząstek glebowych i mikroorganizmów z zawiesin, molekuł i jonów z roztworów, gazów i par z powietrza.
O właściwościach sorpcyjnych gleb decyduje kompleks sorpcyjny.
Kompleksem sorpcyjnym gleby nazywamy układy, które biorą udział w sorbowaniu.
Składa się on z najdrobniejszych cząstek – koloidów: organicznych i mineralnych.
Organiczna część kompleksu sorpcyjnego składa się z mieszaniny różnych związków o właściwościach hydrofilowych, przy czym największe znaczenie mają tu związki próchnicze.
zdolności do wymiany kationów decydują w tych koloidach grupy: karboksylowe i fenolowe, których H może być wymieniany na dowolne kationy. W środowisku silnie kwaśnym H jest bardzo mocno związany i trudno podlega wymianie przez inne kationy.
Organiczna część kompleksu sorpcyjnego ma większe właściwości sorpcyjne od mineralnej o 15 do 36 razy. Ale wiąże kationy mniej trwałe.
Mineralna część kompleksu sorpcyjnego składa się z żeli silnie rozdrobnionych minerałów.
Zaliczamy grupy:
Kaolinitową
Montmorylonitową
Illitową
Właściwości chłonne/sorpcyjne kompleksu sorpcyjnego zależą od szeregu czynników:
Stanu rozdrobnienia
Odczynu
Charakteru koloidów wchodzących w jego skład
Sładu chemicznego
Właściwości fizycznych
Stosunku części organicznej do mineralnej
Kompleks sorpcyjny gleby może mieć ładunki dodatnie lub ujemne.
Mogą być sorbowane aniony lub kationy.
Najczęściej przeważają ładunki ujemne, próchnica, minerały ilaste. Więc sorbowane są kationy.
W naszych warunkach klimatycznych małe zdolności sorpcyjne przyczyniają się do wypłukiwania z gleby składników pokarmowych.
Zależnie od sposobu zatrzymywania różnych składników przez glebę wyróżniamy następujące sorpcje:
Mechaniczną
Fizyczną
Wymienną
Chemiczną
Biologiczną
Sorpcja mechaniczna - polega na zatrzymywaniu w przestworach między cząstkami i agregatami oraz w kapilarach, mikroorganizmów i cząstek znajdujących się w zawiesinie. Zjawisko sorpcji mechanicznej jest wykorzystywane przy oczyszczaniu wód wodociągowych i ścieków miejskich.
Sorpcja fizyczna – apolarna, jest to zdolność fazy stałej gleb do zagęszczania na swej powierzchni gazów i par oraz całych molekuł, mikroorganizmów i zawiesin pochłanianych z roztworów glebowych. Sorpcji fizycznej podlegają również: para wodna, CO2, związki zdysocjowane nie podlegają sorpcji fizycznej.
Sorpcja wymienna kationów jest ważna w procesach glebotwórczych oraz ze względu na kształtowanie się żyzności gleby. Dzięki tej sorpcji jony są chronione przed wypłukiwaniem z gleby wraz z przesiąkającym roztworem.
Zaabsorbowane przez cząstki glebowe koloidalne kationy stanowią zapas, z którego są uruchamiane stopniowo pokarmy potrzebne dla roślin. Ubytek kationów z roztworu przez pobieranie prze rośliny jest uzupełniany z kompleksu sorpcyjnego. Najwięcej zaabsorbuje się ten jon, którego stężenie jest największe. Energia wejścia do kompleksu sorpcyjnego zależy od wartościowości i ciężaru atomowego. Im wyższa jest wartościowość i ciężar atomowy tym kation energiczniej wchodzi do kompleksu sorpcyjnego. Wyjątek stanowi H.
Świeżo zaabsorbowane kationy łatwiej przechodzą do roztworu i są lepiej wykorzystywane prze rośliny.
Pojemność sorpcyjna gleby – jest różna dla różnych gleb:
Pod pojęciem pojemność sorpcyjna w stosunku do kationów rozumiemy sumaryczną ilość wszystkich kationów (w mikrorównoważnikach gramowych), które mogą być zaabsorbowane przez 100g gleby .
Pojemność sorpcyjną wyraża się wzorem:
Th=S+Hh
Th = pojemnośc sorpcyjna gleby me/100g gleby
S = suma kationów zasadowych
Hh = suma kationów kwasowych, kwasowość hydrolityczna, me/100g gleby
Z tych danych możemy obliczyć stopień nasycenia gleby kationami zasadowymi (Vh)
Vh=S/Th*100%
Stopień nasycenia gleb zasadami jest bardzo ważną cechą gleb uprawnych.
W naszych glebach Vh nie powinno być mniejsze:
W glebach lekkich od 40%
W glebach ciężkich od 70%
Jeśli mniejsze to należy wapnować.
Gleby o niskim stopniu nasycenia zasadami nazywamy:
– NIENASYCONYMI – bielicowe, płowe, pseudoglejowe,
a o dużej wartości Vh:
– NASYCONYMI – czarnoziemy, mady, brunatne.
Wśród kationów zasadowych ponad 80%% stanowi Ca. W naszych glebach V:
Bielice i bielicowe 5-20%
Płowe i pseudoglejowe 20-50%
Brunatne – nasycone
Brunatne kwaśne 30-60%
Czarnoziemy i mady - nasycone
Rędziny 90-100%
Sorpcja anionów - koloidalne uwodnione tlenki Fe i Al przy kwaśnej reakcji mają ładunek dodatni. Może zachodzić wymiana anionów PO4 i SO4.
Sorpcja chemiczna – polega na wytrącaniu się nierozpuszczalnych soli w glebie. Związki rozpuszczalne i jony roztworu działają na siebie tworząc czasem nierozpuszczalne połączenia i w ten sposób powodują zatrzymywanie się w glebie składników.
Fosfor jest sorbowany chemicznie. Jest to niekorzystne jeśli łączy się z Fe bo rośliny nie korzystają z niego.
Sorpcja biologiczna – obok sorpcji wymiennej ma ona największe znaczenie przy magazynowaniu składników pokarmowych roślin. Powodowana jest przez żywe mikroorganizmy i korzenie roślin. Pobierają one składniki pokarmowe i przez to chronią przed wymyciem a potem uwalnianie przy mineralizacji. Ma ona duże znaczenie szczególnie w glebach piaszczystych. Ważna jest tu sorpcja wolnego N przez bakterie.
Znajomość sorpcyjnych właściwości gleb jest podstawą nawożenia i kierowania procesami zachodzącymi w glebach.