45 - 46. Здатність твердої фази ґрунту вбирати тверді, рідкі і газоподібні речовини називають вбирною здатністю. Грунт вбирає речовини з ґрунтового розчину і ґрунтового повітря. Вбирну здатність ґрунту ґрунтовно вивчав відомий ґрунтознавець К.К.Гедройц. Залежно від природи вбирання він виділив такі типи вбирної здатності: Механічне вбирання відбувається під час фільтрації води крізь грунт. При цьому пори і капіляри затримують частки, розмір яких більший за діаметр капілярів. Завдяки механічному вбиранню людина одержує чисту джерельну воду, а саме явище широко використовують при будівництві штучних фільтрів для очищення води. Молекулярно-сорбційне (фізичне) вбирання проявляється в тому, що на поверхні колоїдів ґрунту вбираються молекули речовин, які мають полярну будову. Прикладом фізичного вбирання є адсорбція ґрунтом молекул води. Вода, увібрана колоїдами ґрунту, називається гігроскопічною. Глинисті ґрунти, які містять в собі велику кількість колоїдних часток, мають високу гігроскопічність, піщані, навпаки, є низькогігроскопічними. Іонно-сорбційне або фізико-хімічне (обмінне) вбирання –здатність ґрунту вбирати на поверхні колоїдних часток іони і обмінювати їх на еквівалентну кількість іонів ґрунтового розчину. Хімічне вбирання зумовлено утворенням в ґрунтовому розчині важкорозчинних сполук, які впадають в осад. Катіони і аніони, які надходять у грунт з атмосферними опадами, добривами тощо, взаємодіють з солями ґрунтового розчину. В результаті утворюються нерозчинні або важкорозчинні сполуки. К. К. Гедройц виділяв п'ять видів поглинальної здатності ґрунтів: механічну, біологічну, фізичну, хімічну і фізико-хімічну

47. Тонкодисперсна частина ґрунту (частки розміром менше 0.001 мм) відіграє значну роль у фізико-хімічних процесах, що відбуваються у ґрунті. Колоїдна частина цієї фракції (частки розміром 0,0001 мм) має велику питому поверхню і високу вбирну здатність, яка відіграє дуже важливу роль у ґрунтоутворенні. Незалежно від походження колоїди несуть на своїй поверхні заряд. Природа виникнення заряду у мінеральних колоїдів пояснюється так. Уламки більшості глинистих мінералів мають кристалічну структуру. Всередині даного уламку енергетичні зв’язки між іонами, атомами чи групами атомів взаємно врівноважені, а на поверхні вони частково ненасичені. Поверхневі іони кристалічної решітки діють на вільні іони грунтового розчину –відштовхують однойменні заряди або притягують іони з протилежним зарядом. Явище притягання іонів колоїдною часткою називають сорбцією (лат.sorbere –вбирання). Сила сорбції окремого колоїду незначна. Проте при подрібненні уламків, коли різко зростає питома поверхня часток даної маси, сумарний ефект дії поверхневих іонів стає значним. Заряд колоїдів органічних речовин виникає за рахунок дисоціації водневих іонів карбоксильних (СООН-) і фенолгідроксильних (ОН-) груп. Якщо колоїдні частки знаходяться в розчині і взаємодіють з його іонами, то вони набувають певної будови. Поняття колоїдна міцела ввів у колоїдну хімію швейцарський вчений ґрунтознавець Г.Вігнер. Основою колоїдної міцели є ядро, яке являє собою складну сполуку аморфної або кристалічної будови різного хімічного складу. На поверхні ядра розташований шар іонів, який визначає потенціал частки. Ядро міцели з цим шаром іонів називають гранулою Між гранулою і розчином, що оточує колоїд, виникає електричний потенціал, завдяки якому з розчину вбираються іони з протилежним зарядом. Так формується шар компенсуючих іонів. Таким чином, навколо ядра міцели утворюється подвійний електронний шар. Іони компенсуючого шару, в свою чергу, розташовані навколо гранули двома шарами. Внутрішній –нерухомий шар, іони якого міцно утримуються на поверхні гранули. Гранулу разом з нерухомим шаром називають колоїдною часткою. Зовнішній шар компенсуючих іонів називають дифузним. Іони цього шару можуть еквівалентно обмінюватись на іони грунтового розчину. В ґрунтах одночасно наявні мінеральні, органічні і органо-мінеральні колоїди. Сукупність всіх колоїдів називають колоїдним, або ґрунтовим вбирним комплексом (КВК, ГВК). Ґрунтові колоїди утворюються в процесі вивітрювання гірських порід і ґрунтоутворення в результаті подрібнення крупних часток або шляхом з’єднання молекулярно подрібнених речовин. В ґрунтових колоїдних розчинах вони становлять дисперсну фазу, де дисперсним середовищем є вода. Між дисперсною фазою і дисперсним середовищем постійно відбуваються процеси взаємодії, існує динамічна рівновага. Фізичні властивості ґрунту і його родючість залежать від складу КВК і кількості увібраних іонів. Здебільшого в ґрунтах містяться мінеральні колоїди груп монтморилоніту і каолініту, органічні колоїди представлені гуміновими кислотами.

48. Особливості поглинання аніонів

Реакція середовища змінює електричний потенціал колоїдів. Підкислення середовища сприяє великому поглинанню аніонів; підлужування - навпаки. Чорноземи, що характеризуються реакцією, близької до нейтрального, поглинають менше аніонів, чим кислі підзолисті й особливо красноземні ґрунту . Поглинання аніонів у природних умовах виявляється в декількох формах. Розрізняють хімічне, фізико-хімічне і біологічне поглинання аніонів, а також осадження їх у результаті механічного захоплення при коагуляції колоїдів. Нітрати і хлориди не утворюють важкорозчинних солей, і тому вони в ґрунтах не закріплюються в результаті хімічного поглинання [4,108].

Сульфат-іон дає з кальцієм важкорозчинну у воді сполуку, тобто поглинається хімічно. Реакції хімічного осадження мають велике значення в поглинанні фосфат-іонів. Вони закріплюються в ґрунтах у формі високоосновних фосфатів Са і Mg. Утворення важкорозчинних основних фосфатів кальцію можливо в ґрунтах з реакцією, близькою до нейтральної, у результаті обміну з катіонами кальцію, що знаходяться в дифузійному шарі ґрунтових колоїдів.

49.ГВК - це сукупність мінеральних, органічних та органо-мінеральних колоїдів нерозчинних у воді і здатних поглинати і обмінювати іони.

53. Під структурністю ґрунту розуміють його здатність розпадатися на агрегати під впливом механічних дій. Структура ґрунту — сукупність агрегатів різної величини, форми, щілинності, механічної міцності та водотривкості. Оцінюючи структуру вирізняють морфологічне її розуміння від агрономічного.

Для агрономічної оцінки структури М.І. Саввіновим запропонована класифікація, за якою до агрономічно цінних належать агрегати розміром 0,25-10 мм. Більші ґрунтові частинки вважають бриластою частиною ґрунту, а дрібніші — розпиленою. Ці три частини ґрунту поділяють на види .

Відношення маси грудочок діаметром 0,25-10 мм до маси решти фракцій зветься коефіцієнтом структурності.

Найкращі водно-повітряні властивості ґрунту степової зони, складаються при розмірі агрегатів 0,25-3 мм, дерново-підзолистих — при 0,5-5 мм.

Оцінюючи стійкість ґрунту проти дефляції враховують вміст агрегатів розміром більше 1 мм в шарі 0-5 см.

54. Від складу і кон­центрації речовин, розчинених в ґрунтовому розчині, залежить йо­го активна реакція. Реакція ґрунтового розчину зумовлюється наявністю і співвідношенням в ньому водневих (Н+) і гідроксильних (ОН~) іонів. Величину активної реакції виражають в одиницях рН десятичний логарифм концентрації Н+-іонів з від'ємним зна­ком. Отже, рН =lgH+].

Вода в звичайних умовах в незначній кількості дисоціює, тобто розпадається на іони Н+ і ОН~. Концентрація їх незначна. Добу­ток концентрацій [Нь] * [ОН~ ] = 10~и. В ідеально чистій воді концентрація цих іонів однакова: [Н>] == [ОН~] ==10~7.

Збільшення концентрації іонів Іі+ (доливання кислоти) зумов­лює кислу реакцію розчину [Н+]>10-7. Збільшення концентрації основ підвищує концентрацію іонів ОН~. Розчин набуває лужної реакції [ОН-]>10-7.

В нейтральних розчинах, в яких [Н+] = [ОН~] =10~7, величи­на рН —7, в кислих — менше 7, в лужних — більше 7. рН ґрунто­вих розчинів коливається в межах від 3 до 9.

Залежно від стану іонів Іі+ розрізняють актуальну і потенці­альну кислотність.

Актуальна кислотність зумовлена наявністю в ґрунтовому роз­чині вільних іонів Н+. її величину (рН) визначають у водних ви­тяжках.

Потенціальна кислотність зумовлена наявністю в ГВК увібра­них іонів Н+ і А13+, які знаходяться в твердій фазі ґрунту. Іони алюмінію підкислюють ґрунтовий розчин внаслідок гідролізу солей алюмінію.

АІСІз + ЗН2О ->. А1(ОН)3 + ЗНС1.

За способом визначення потенціальної кислотності виділяють обмінну і гідролітичну кислотності.

Обмінна кислотність — концентрація іонів водню, витіснених з дифузного шару колоїдної міцели катіонами нейтральних солей. Для визначення обмінної кислотності використовують 1,0 н. роз­чин КС1 (рН близько 6,0).

Гідролітична кислотність. Іони водню утримуються колоїдною часткою дуже міцно і при обміні з катіонами нейтральної солі пов­ністю не витісняються. Якщо діяти па ґрунт гідролітичне лужною сіллю (солі з сильною основою і слабким кислотним залишком), то відбудеться майже повне витіснення увібраних іонів водню. Для визначення гідролітичної кислотності використовують ЇМ розчин CH3COONa (рН близько 8,2).

55. (Зa t.T. Березовим і б.Ф. Коровкіним)

Фермент рН Фермент рН

Пепсин 1,5 – 2,5 Каталаза 6,8 – 7,0

Катепсин В 4,5 – 5,0 Уреаза 7,0 – 7,2

Амілаза із солоду 4,9 – 5,2 Панкреатична ліпаза 7,0 – 8,5

Сахароза кишкова 5,8 – 6,2 Трипсин 7,5 – 8,5

Амілаза слини 6,8 – 7,0 Аргіназа 9,5 – 10,0

У кислих ґрунтах фосфати поглинаються при взаємодії з іонами заліза, алюмінію і марганцю. Хімічне осадження фосфатів протікає по наступних схемах: Фосфати в природних умовах також поглинаються в результаті фізико-хімічної адсорбції. В адсорбції фосфатів беруть участь амфотерні ґрунтові колоїди (гідрати окислів заліза й алюмінію, ґрунтові білки), а також деякі глинисті мінерали.

Обмінне поглинання фосфат-іона амфотерними колоїдами найбільше яскраво виражено в кислих ґрунтів (дерново-підзолисті, червоноземи). Аморфні гідрати окислів алюмінію і заліза відрізняються значно більшою здатністю до поглинання фосфатів у порівнянні з кристалічними гідроокислами заліза й алюмінію, тому що останні мають меншу поверхню.

Глинисті мінерали можуть хімічно поглинати фосфат-іони завдяки наявності в кристалічних ґратах гідроксилів-іонів, здатних до реакцій обміну. Гідроксили-іони виявляються в дифузійному шарі колоїдних часток у місцях зламу мінералів. В. М. Клечковський і Н. В. Каширкина (1950) вважають за можливе для каолініту обмін фосфат-іонів на гідроксил-іон не тільки на зламах кристалів, але і на поверхні октаєдричного шару. Для монтморилоніту, у якого октаєдричний шар закритий по обидва боки тетраєдричними шарами, таке поглинання неможливе .

Ряд авторів пояснюють поглинання аніонів амфотерними властивостями органічних колоїдів (білкові сполуки ґрунту). Ф. Фюр і Е. Бремнер (1964) допускають можливість фіксації нітритного азоту органічною частиною болотних і мінеральних ґрунтів. Органічні колоїди відіграють у поглинанні аніонів менш помітну роль у порівнянні з мінеральними. Більш гумусовані ґрунту, що містять багато органічних речовини (чорноземи, дерново-карбонатні), адсорбують фосфат-іони слабше, ніж малогумусні.

57. Типи хімічної меліорації такі: гіпсування, Фосфоритування, вапнування. Хімічна меліорація поліпшує агрохімічні і агрофізичні властивості грунтів шляхом використання вапна, гіпсу, дефекату, торфу, сапропелів, компостів, гною та інших матеріалів, що збагачують грунт на органіку.

58. Критеріями для встановлення необхідності вапнування грунтів найчастіше служать рН сольової витяжки та ступінь насиченості грунту основами. грунти за потребоб у вапнуванні діляться на такі групи:

1. рН менше 4 – дуже сильно кислі,

2. рН 4,1-4,5 – дуже кислі;

3. рН 4,6-5,0 – середньо кислі;

4. рН 5,1-5,5 – слабо кислі;

5. рН 5,6-6,0 – близькі до нейтральних;

6. рН більше 6,0 – нейтральні.

Потреба грунтів у вапнуванні визначають за комплексом показників: ступенем та величиною кислотності, ступенем насиченості його основами, гранулометричним складом, вмістом органічної речовини та відношенням культур сівозміни до реакції грунтового середовища.

61. Структурність і структура ґрунту (поняття, значення структури, умови утворення структури).

Структурою грунту називають сукупність різних за величиною, формою і якісним складом агрегатів, на які здатний розпадатися грунт. Грунтові агрегати складаються із з’єднаних між собою механічних елементів.

Здатність грунту розпадатися на окремі агрегати називають структурністю.

У грунтах виділяють за формою три основних типи структури: кубоподібна – всі грані агрегатів рівномірні в трьох взаємно перпендикулярних осях 1. Брилиста. Грудкувата. Горіхувата Зерниста; призмоподібна – агрегати більш витягнуті по вертикальній осі Стовпоподібна, Стовпчаста, Призматична; плитоподібна – агрегати розвинені по горизонтальній осі Плитчаста Лускувата. У межах типів агрегати залежно від їх форми та розмірів поділяють на роди і види. Кожен тип структури залежно від характеру ребер, граней і розміру поділяють на роди і види.

За розміром грунтових агрегатів виділяють такі групи структури: мікроструктура – розмір агрегатів менший 0,25 мм, макроструктура – від 0,2 до 10 мм та брилиста структура (мегаструктура) – більше 10 мм.

Грунт може бути структурним і безструктурним. У структурному стані маса грунту розділена на відокремлення різної форми і величини. Стан грунту, коли механічні елементи, що складають грунт, не з’єднані між собою у більш крупні окремості, а існують роздільно або залягають суцільною зцементованою масою, вважається безструктурним.

Виділяють структурні агрегати першого (складаються з механічних часточок) та другого порядку (мікроагрегати, на які можуть розділятися присутні в ґрунті структурні відміни. Для різних генетичних горизонтів ґрунтів характерні певні форми структури: грудкувата, зерниста – для дернових, гумусових горизонтів, пластинчасто-лускувата – для елювіальних, горіхувата – для ілювіальних у сірих лісових ґрунтів тощо. При оцінці ґрунтової структури потрібно відрізняти морфологічне поняття структури від агрономічного. У морфологічному розумінні структура – це форма відокремлень (агрегатів): горіхувата, зерниста, стовбчаста та т.ін. В агрономічному розумінні оптимальна тільки грудкувато-зерниста структура розміром від 0,25 до 10 мм

63. Ґрунтові агрегати, яким не властива справжня водотривкість, можуть мати умовну водотрив-кість, якщо вони не розмиваються у воді, будучи капілярнозмоченими перед зануренням у воду.

У цілому ґрунт з оптимальною (відмінною) структурою містить понад 80 % повітряно-сухих агрегатів розміром 0,25—10 мм і понад 70 % маси ґрунту — водотривких; з доброю — відповідно 80—60 і 70—55 %; задовільною — 60—40 і 55—40; з незадовільною — 40—20 і 40—20 і з поганою структурою, коли повітряно-сухих та водотрив-ких агрегатів менше 20 % (Долгов С.И., Бахтин П.У., 1980).

64. Гумусові речовини, що утворюються в грунті, активно беруть участь у процесах грунтоутворення. Гумус відіграє головну роль у формуванні профілю грунту. У сприятливих для росту рослин умовах формується добре виражений Темна гумусовий горизонт. Гумус склеює грунтові частинки в агрегати (грудочки), сприяючи створенню агрономічно цінної структури і сприятливих для життя рослин фізичних властивостей грунту. В гумусі містяться основні елементи живлення рослин (N, Р, К, S, Са, Mg) і різні мікроелементи. Ці елементи в процесі поступової мінералізації гумусових речовин стають доступними для рослин.

Гумусові речовини грунту служать їжею для гетеротрофних грунтових мікроорганізмів. Від вмісту гумусу в грунті залежить інтенсивність біологічних і біохімічних процесів, що обумовлюють накопичення поживних речовин, необхідних рослинам.

Грунтовий гумус надає грунті темне забарвлення і сприяє поглинанню сонячної енергії. Багаті гумусом грунту тепліші, в них створюються сприятливі умови для росту і розвитку культурних рослин, а також для грунтових мікроорганізмів.

Грунти з низьким вмістом гумусу відрізняються безструктурної, поганими водними, повітряними і тепловими властивостями.

Грунти, багаті гумусом, характеризуються більшою поглинальною здатністю, кращими водними і фізичними властивостями. В цьому відношенні особлива роль належить гумінових кислот, які утворюють з катіонами кальцію і магнію стійкі сполуки, оберігають ці елементи від вимивання.

68. Найбільш важливими фізико-механічними властивостями є пластичність, липкість, набухання, усадка, зв'язність, твердість і стиглість. Велика частина цих властивостей пов'язана з кількістю глинистих або мулистих часток і вологістю грунту.

Пластичність - здатність вологого грунту необоротно міняти форму без утворення тріщин після впливу певного навантаження. Пластичність характеризується числом Аттеберга. Верхньою межею пластичності вважають вологість, при якій грунт починає текти, а нижньою - вологість, при якій грунт перестає скочуватися в шнур без тріщин діаметром більше 3 мм. Піски мають число пластичності - 0, супіски - 0-7, суглинки - 7-17, глини - понад 17. Пластичність грунту широко використовується при визначенні механічного складу грунтів методом скочування шнурів та куль, при розрахунках тягових зусиль із обробки грунтів.

Липкість - властивість вологого грунту прилипати до інших тіл, зокрема до поверхні сільськогосподарських знарядь, вона вимірюється навантаженням в паскалях, необхідним для відриву металевої пластинки від вологого грунту. Липкість залежить від механічного складу грунтів, оструктуреності, кількості органічної речовини, насиченості грунтів різними катіонами. Грунти супіщані і піщані, оструктурені, багаті органікою мають меншу липкість. За липкістю грунти поділяються на гранично липкі (> 147 Па), сильно в'язкі (49,0-147 Па), середні (19,6-49,0 Па), слабо в'язкі (19,6 Па).

Набухання - властивість грунтів і глин збільшувати свій об'єм при зволоженні. Воно залежить від вмісту мулистої частини грунту, її мінерального складу, складу обмінних катіонів. Більше набухають глини, особливо складені монтморилонітом і насичені Na або Li. Набухання виражають в об'ємних % по відношенню до вихідного об'єму. Усадка - скорочення обсягу грунту при його висиханні. Це явище зворотне набуханню, залежне від тих самих умов, що й набухання. Вимірюється в об'ємних % по відношенню до вихідного об'єму. При усадці грунт може покриватися тріщинами, можливі формування структурних агрегатів, розрив коренів, посилення випаровування. Усадка викликає зміну процесів розкладання органічних речовин, збільшення аеробіозису грунту.

Зв'язність - здатність грунтів чинити опір розриваючому зусиллю. Вона обумовлена силами зчеплення між частинками і залежить від складу колоїдів і катіонів. Найбільш зв'язними є глини, малооструктурені грунти, насичені одновалентними катіонами. Зв'язність вимірюється в Па при випробуванні зразків на зсув, розрив, вигин, розчавлювання. У легких грунтах органічна речовина і деяка вологість збільшують зв'язність, в суглинистих, навпаки, зменшують. Зв'язність грунту впливає на якість обробки і опір впливу машин і знарядь.

Твердість грунту - здатність чинити опір стисненню і розклинюванню. Вимірюється за допомогою твердоміру і виражається в Па. Твердість грунту залежить від механічного складу, складу катіонів та вологості. У міру зволоження грунту його твердість зменшується, при насиченні одновалентними металами - збільшується, малогумусні грунти твердіші сильно гумусованих, оструктурені грунти менш тверді, ніж неоструктурені. Твердість може бути використана при визначенні необхідної сили тяги при обробці грунту.

Стиглість грунту - такий стан, при якому він не прилипає, добре кришиться, має найменший питомий опір і не пилить. Розрізняють фізичну і біологічну стиглості. Фізична стиглість спостерігається при оптимальній вологості, яка коливається в межах 40-60% повної вологоємності. Біологічна стиглість - це такий стан грунту, при якому він "підходить, як тісто" від наявності в ньому вуглекислого газу або максимальної біологічної активності мікроорганізмів (розкладання та переробки органічних речовин, вивільнення елементів живлення).канини рослин ростуть в пробірці

71. Вода надходить в рослину з грунту через кореневі волоски і по судинах розноситься по всій його надземної частини. У вакуолях рослинних клітин розчинені різні речовини. Частинки цих речовин тиснуть на протоплазму, яка добре пропускає воду, але перешкоджає проходженню через неї розчинених у воді частинок. Тиск розчинених речовин на протоплазму називається осмотичним тиском. Вода, поглинена розчиненими речовинами, розтягує до якоїсь межі (еластичну оболонку клітини. Як тільки розчинених речовин стає в розчині менше, тиск зменшується, оболонка скорочується і приймає мінімальний розмір. Осмотическое [тиск постійно підтримує рослинну тканину в напруженому стані, і лише при великій втраті води, при завядания, ця напруга – так званий тургор- в рослині припиняється.

Коли осмотичнийтиск урівноважене розтягнулася оболонкою, вода не може надходити в клітину. Але варто клітці втратити частину води, оболонка скорочується, зовнішній тиск перевищує внутрішнє і вода починає надходити в клітину, поки оболонка знову НЕ розтягнеться і не врівноважить тиск. Чим більше води втратило рослина (до якогось! Межі, за якою починається завядание), тим з більшою силою вода надходить у клітини. Осмотичний тиск в рослинних клітинах досить велике, і його вимірюють, подібно тиску в парових котлах, атмосферами. Силу, з якою рослина всмоктує воду, – так звану ссуть силу – також висловлюють в атмосферах. Сисна сила у рослин часто досягає 15 атмосфер.

Рослина безперервно випаровує воду через продихи на листках. Устячка можуть розкриватися і закриватися, утворювати то широку, то вузьку щілину. На світлі продихи розкриваються, а в темряві і при занадто великій втраті води закриваються. Залежно оі цього випаровування води йде то інтенсивно, тс майже зовсім припиняється.

Якщо зрізати рослину під корінь, з пенью починає сочитися сік. Це показує, що корінь і сам нагнітає воду в стебло. Отже, сосущая сила рослини створюється н тільки випаровуванням води через листя, але і кореневим тиском. Воно переганяє воду з живих клітин кореня в порожнисті трубки відмерлих судин. Так як. в клітинах цих судин немає живої протоплазми, вода безперешкодно рухається по ним до листя, де і випаровується через продихи.

Випаровування дуже важливо для рослини. З пересувається водою розносяться по всій рослині поглинені коренем мінеральні речовини.

Випаровування знижує температуру тіла рослини і тим самим оберігає рослину від перегріву. Рослина засвоює лише 2-3 тисячних кількості поглинутої ним з грунту води, решта 987-988 тисячних випаровуються в атмосферу. Щоб утворити один грам сухої речовини, рослина в нашому кліматі випаровує від 300 Г до кілограма води.

Поки в грунті є волога, рослина почуває себе добре. Але. ось перестали випадати дощі, настає посуха, і рослина відчуває нестачу води; в ньому перестає утворюватися нова речовина, ріст і розвиток припиняються.