Лекція №5. Ґрунтовий розчин

Залишки рослинних та тваринних організмів, продукти їх життєдіяльності та роз­кладу, мінеральні речовини та багато інших факторів обумовлюють реакцію грунтового розчину. Реакція грунтового розчину – це одна з найважливіших його власти­вос­тей. Реакція розчину суттєво впливає як на швидкість, так і на направленість всіх біо­­геохімічних процесів, що відбуваються в грунті. Інтенсивність мікробіологічної ді­яль­ності, розчин грунтових мінералів, рухливість продуктів їх розкладу, засвоєння по­живних речовин рослинами, коагуляція та пептизація колоїдів окислювально-відновні та інші фізико-хімічні процеси в грунті знаходяться в тісному зв’язку та взаємовпливу з реакцією грунтового розчину. Грунтовий розчин може мати кислу, нейтральну та лужну реакцію. При чому його реакція залежить не від загального вмісту кислоти чи лугу, а від співвідношення концентрацій вільних водневих та гідроксильних іонів.

Як відомо, чиста вода дисоціює на іони за формулою:

Н₂О ↔ Н⁺+ОН^–, по рівнянню дисоціації:

де К - константа дисоціації.

Оскільки [H₂O] – величина більш-менш постійна, то в розведених розчинах її можна не враховувати , тоді [H⁺]∙[OH^–]=K[H₂O].Для кімнатної температури ми можемо прийняти K(Н₂О)=1∙10 , [H⁺]∙[OH^–]=10^-14 .

Якщо в чистій воді [H⁺]=[OH^–], маємо [H⁺]=[OH^–]=√10^-14=10^-7.

Таким чином, через відому концентрацію водневих іонів, ми можемо одержати концентрацію гідроксильних і навпаки. В нейтральних розчинах ми маємо Н⁺=ОН^– , в кислих Н⁺>ОН^–, а в лужних Н⁺<ОН^–. Реакцію любого розчину ми можемо виражати як через концентрацію водневих , так і гідроксильних іонів, тому що їх концентрації пов’язані рівнянням [H]∙[OH]=KH₂O. Виражають реакцію всіх природних розчинів через концентрацію водневих іонів. Оскільки такими числами оперувати не зовсім зручно, було прийнято рішення виражати активну концентрацію водневих іонів не через абсолютні величини, не в грам-іонах на літр, а у вигляді від’ємних логарифмів цих величин. Нейтральний розчин ,де Н⁺=10^–7, - від’ємний логарифм –lg(10^-7)=7, буде мати ціле число 7. Для виразу концентрацій водневих іонів використовують символ рН. Таким чином, рН= –lg[H⁺] – це від’ємний логарифм концентрації іонів водню.

Однією з найбільш поширених в грунті мінеральних кислот є вугільна кислота. В за­лежності від термодинамічних умов та біологічної активності вона може під­три­му­ва­ти рН грунту в межах 3,9-4,5-5,7, а її режим в грунті тісно пов’язаний з добово-сезон­ни­ми коливаннями погоди, з загальною біологічною активністю грунту. Діяльність гри­бів та бактерій, розклад рослинного опаду, виділення кореневих систем та різних організмів обумовлюють наявність в грунтовому розчині вільних органічних кислот – оцтової, щавлевої, лимонної, та ін.

Життєдіяльність рослин, які поглинають з грунту в різних співвідношеннях катіони та аніони, виділяють в розчин в еквівалентних кількостях іони Н⁺, ОН^–, НСО, СО, які здатні зрушувати  реакцію грунтового розчину в той чи інший бік.

Як раніше вказувалось, реакція грунтового розчину суттєво впливає на всі біологічні процеси, що мають місце в грунтах, а також на ріст та розвиток рослин.

Більшість рослин добре розвивається в умовах слабокислої або нейтральної реакції грунтового розчину. Є рослини, що краще відчувають себе в умовах лужного чи кислого середовища (таблиця).

Оптимальні значення рН для розвитку рослин (Д.Н.Прянішніков, за М.І.Горбуновим)

Як видно з даних таблиці, чайний кущ потребує кислу реакцію. Нейтральна та слаболужна реакції негативно впливають на розвиток цієї рослини, а бавовник навпаки,-вимагає лужну реакцію середовища.

Кислу реакцію грунтового розчину мають підзолисті, дерново-підзолисті, сірі опідзолені, торфово-болотні грунти. Лужна реакція найчастіше зустрічається в засолених грунтах, а також грунтах сухого степу.