Кислотно-основна буферна здатність лучно-буроземного підзолистого середньосуглинкового ґрунту

Размещено на http://www.allbest.ru/

Міністерство аграрної політики та продовольства України

Харківський національний аграрний університет ім. В.В.Докучаєва

Кафедра грунтознавства

Контрольна робота

з дисципліни “Охорона ґрунтів”

на тему: «Кислотно-основна буферна здатність лучно-буроземного підзолистого середньосуглинкового ґрунту»

Виконала:

Уваренко К.Ю.

Харків - 2013

Зміст

Вступ

1. Основні характеристики лучно-буроземного підзолистого середньосуглинкового ґрунту

2. Буферність ґрунтів

3. Метод визначення. ДСТУ кислотно-основної буферності. Застосування комп'ютерної програми «буферність»

Вступ

Грунт - дивовижний витвір природи, неоціненне багатство нашої планети, її ресурс і водночас засіб сільськогосподарського виробництва, зокрема землеробства. Тисячі років використовує людство грунти, а вони безупинно віддають йому свої дари. Давня мудрість свідчить: «Грунт і сонце дають життя рослинам, які годують, зодягають і обігрівають людство».

Грунт - основний компонент наземних екосистем, що утворився протягом геологічних епох в результаті постійної взаємодії біотичних і абіотичних факторів. Як складний біоорганомінеральний комплекс грунти є природною основою функціонування екологічних систем біосфери.

Важливою властивістю грунтів є їх родючість. Завдяки їй грунти є основним засобом виробництва в сільському та лісовому господарствах, головним джерелом сільськогосподарських продуктів та інших рослинних ресурсів, основою забезпечення добробуту населення. Тому охорона грунтів, раціональне використання, збереження та підвищення їх родючості - неодмінна умова дальшого економічного прогресу суспільства.

Завдання охорони грунтів полягають у втіленні в життя науково обгрунтованої системи організаційно-господарських, агротехнічних лісомеліоративних та гідротехнічних заходів, спрямованих на раціональне використання земельних ресурсів, збереження й підвищення родючості грунтів, відтворення їхньої продуктивності з метою найкращого використання всіх біологічних можливостей наземних екосистем.

Однією з основних положень сталого розвитку землеробства є раціональне використання земельно-ресурсного потенціалу та збереження багатофункціональності ґрунту. Буферність є інтегральною функцією всіх хімічних компонентів ґрунту, включаючи продукти життєдіяльності рослин і мікроорганізмів, а також внесені добрива, засоби захисту рослин, меліорантів, і її розглядають як об'єктивний критерій його якісного стану. Кількісна характеристика буферності несе в собі екологічно цінну інформацію для прогнозу про стійкість ґрунту до навантажень, про наслідки антропогенної дії. Із буферних механізмів найбільше вивчена кислотно-основна буферність, параметри якої широко використовуються для оцінки агроекологічного стану ґрунту. На основі pH-буферності в багатьох країнах створені карти нестійкості ґрунтів до кислотних навантажень. Знаючи її параметри, можна виявити нестійкі в функціонуванні ґрунти, причини їх деградації, передбачати наслідки того чи іншого антропогенного фактору.

грунт буферність земельний

1. Основні характеристики лучно-буроземного підзолистого середньосуглинкового ґрунту

Буроземно-підзолисті грунти, поширені на виположених формах рельєфу горбів, гряд у передгір'ї і високих терас гірської частини області. Вони утворились на досить глибоких товщах делювіальних і давньоалювіальних переважно нещебнистих відкладів. На їх формування вплинули два основні процеси ґрунтоутворення; буроземний, що відбувався під впливом лісової рослинності, і псевдопідзолистий або лессіваж, викликаний надмірним зволоженням і поверхневим оглеєнням, яке зумовлює відновлення окисного заліза, переведення його у двовалентний рухомий іон і збільшує рухомість гумусових речовин. Ці сполуки перерозподіляються по профілю грунту за підзолистим типом, але без тих глибоких хімічних перетворень, які властиві справжньому підзолистому процесові.

Профіль буроземно-підзолистих грунтів має значну глибину та виразно диференційований на генетичні горизонти. До глибини 15...20 см залягає гумусно-елювіальний (НЕ) горизонт, часто з ознаками оглеєння, сіро-бурого кольору, розпилений, пухкий, середньосуглинистий. Елювіальний горизонт (Е) простягається до глибини 55...60 см. Він світло-бурий, дрібнопористий, пухкий, пластинчастої структури, за механічним складом, як і попередній, переважно середньосуглинистий. Близько 80...100 см має ілювіальний горизонт (І), для якого характерні виразні ознаки акумуляції винесених з верхніх горизонтів речовин, здебільшого важкосуглинистий, навіть глинистий за механічним складом, сильно ущільнений, містить багато колоїдів, особливо їх напливів на гранях структурних агрегатів, по тріщинах і ходах корінців, в'язкий, липкий. Горизонт плямистий, мармуроподібний, характерне чергування червоних і бурих фарб зі сизими та вохристими, що зумовлено оглеєнням, часті новоутворення у вигляді орштейнів -- твердих озалізнених конкрецій. Материнською породою переважно є безкарбонатний елювій корінних порід або давній алювій.

Будова ґрунтового профілю і властивості його горизонтів спричинюють незадовільний водно-повітряний режим грунтів. Вони швидко насичуються вологою, а надлишок опадів утворює поверхневий стік, який зумовлює змив та розмив верхніх горизонтів. Не випадково грунти цього типу найбільш піддаються водній ерозії. Наявність потужного та практично водонепроникного ілювіального горизонту викликає застій вологи у верхніх горизонтах, спричиняє поверхневе або наскрізне оглеєння грунту, що призводить до переважання анаеробних умов життєдіяльності мікроорганізмів, погіршує перехід поживних речовин у доступні для рослин форми.

Буроземно-підзолисті грунти відносять до малогумусових. У їх верхньому горизонті міститься від 1,1 до 2,9% перегною, а в елювіальному лише 0,6...0,8%. Безкарбонатність материнських порід та вилуговування у процесі ґрунтоутворення зумовили високу кислотність грунтів по всьому профілю. Надмірно високою є актуальна кислотність гумусово-елювіального горизонту, сольове рН якого дорівнює в середньому 4,2. Порівняно висока гідролітична кислотність -- від 3,2 до 5,2 мг-екв. на 100 г грунту, а обмінна кислотність в основному викликана рухомим алюмінієм -- 3,8...18,6 мг на 100 г грунту. Сума ввібраних основ коливається в межах 4,6...9,6 мг-екв на 100 г грунту, що зумовлює досить низький ступінь насиченості -- 47,7% з коливаннями від 19,0% до 62,0%. При нестачі поживних речовин і високій кислотності грунту рослини засвоюють рухомий алюміній, який токсично на них впливає. Корені рослин набувають потворних форм і не можуть нормально виконувати своїх функцій десукції поживних елементів і води. А забезпечення рухомими формами всіх поживних елементів у цих грунтах низьке.

Буроземно-підзолисті ґрунти, поширені на виположених формах рельєфу горбів, гряд у передгір'ї і високих терас гірської частини Закарпатської області [1].

Здавна такі грунти використовують під виноградники й сади, особливо ті, що розвинулись на делювії вулканічних порід. Для підвищення продуктивності та поліпшення якості вирощуваних на них культур потрібні меліорації. Перш за все за допомогою вапнування або гіпсування та внесення підвищених доз органічних добрив слід поліпшити фізико-хімічні властивості для відновлення структури і збільшення протиерозійної стійкості грунтів. Особливого значення набуває боротьба з лінійним розмивом і утворенням глибоких ярів і «бедлендів». Води, що течуть по схилах, необхідно розпилювати або відводити у водоскидні канави, а діючі яри закріплювати фашинами та перепадами з наступним залуженням і залісненням. Створення наорних терас на еродованих схилах з використанням їх під сади і виноградники, хоч і трудомісткий, але оправданий господарський і природоохоронний захід.

2. Буферність грунтів

Буферність - стійка здатність ґрунту зберігати і відновлювати під дією зовнішніх і внутрішніх впливів агрохімічні, фізико-хімічні, біологічні та інші генетично або антропогенно створені властивості.

Буферна ємність ґрунту - основний кількісний показник буферності ґрунту, який характеризує об'єм дії фактору, відносно якого проявляється буферна здатність ґрунту.

Буферний механізм ґрунту - це сукупність компонентів ґрунту (гранулометричний склад, органо-мінеральний комплекс, органічна речовина, біологічна складова тощо), які гармонійно функціонують у напрямку забезпечення та формування буферних властивостей ґрунту.

Буферністю називають здатність ґрунту протистояти зміні активної реакції під дією незначної кількості кислот або лугів. Отже, існує буферність проти кислотних і буферність проти лужних реагентів.

Буферність ґрунтів зумовлена в основному складом увібраних основ та властивостями ґрунтового вбирного комплексу. Ця властивість проявляється в процесі вбирання і витіснення іонів, переходу сполук в іонні або молекулярні форми, утворення важкорозчинних сполук і випадання їх в осад.

При дії на ґрунт кислотою відбувається обмін між увібраними катіонами і іонами водню, в ґрунтовому розчині утворюється нейтральна сіль. Отже, підкислення ґрунту не відбувається.

[ГВК]Са₂+ + 2НС1 = [ГВК]₂Н+ + СаС12.

При дії на ґрунт лугом відбувається обмін увібраних іонів водню на катіон лугу, в результаті чого він нейтралізується. Лужна буферність властива кислим ґрунтам.

[ГВК]₂Н+ + Са(ОН)₂ = [ГВК] Сз₂+ + Н₂О.

Тзким чином, ГВК є регулятором концентрації ґрунтового розчину.

Величина (діапазон) буферності залежить від вмісту в ґрунті тонкодисперсних часток. Глинисті ґрунти мають високу буферність, піщані -- майже не мають її.

Явище буферності має велике значення при хімічній меліорації ґрунтів та застосуванні мінеральних добрив.

Кислотно-основна буферність ґрунту є складовою хімічної буферності ґрунтів.

Чим більше в ґрунтовому розчині солей сильних лугів і слабких кислот, тим більше в ґрунтовому розчині солей сильних лугів і слабких кислот, тим більше буферний ґрунт стосовно кислих добрив; солі слабких лугів і сильних кислот буферні до лужних добрив. Тому що розчин знаходиться в постійній взаємодії з твердою фазою ґрунту, то остання також впливає на буферність. Чим більше колоїдних часток і гумусу в ґрунті (наприклад, чорноземи) і чим більше вони містять поглинених лугів, тим буферніший ґрунт стосовно кислих добрив; поглинений колоїдами водень (підзолисті ґрунти, червоноземи) сприяє збільшенню буферності грунтів до лужних добрив.

Найбільше буферні ґрунти важкого (глинистого) механічного складу. Атмосферні опади, ґрунтова і зрошувальна вода можуть змінити реакцію ґрунту, якщо остання не володіє буферністю, і навпаки. Рослини реагують на зміну реакції ґрунту, тому буферність грунтів відіграє велику роль у їх рості і розвитку. Буферність грунтів можна підвищити внесенням органічних добрив. Здатність ґрунтової суспензії протистояти зміні її активної реакції (рН) при внесенні в ґрунт кислот чи лугів називається буферною дією (буферною реакцією). У наслідок буферності ґрунт володіє щодо стійкою реакцією ґрунтового розчину. Буферна дія характерна твердій фазі ґрунту і залежить від її хімічного, колоїдного і механічного складу.

Найбільш вивчена фізико-хімічна буферність ґрунтів як здатність протистояти зміні її реакції (рН). Найбільш низькою буферністью володіють піщані ґрунти, найбільш високою --глинисті. Буферна властивість грунту значною мірою обумовлена змістом у ґрунті колоїдів, гумусу і кальцієвих солей. Існують і інші форми буферності ґрунтів, наприклад, здатність протистояти зміні сольового складу і концентрації солей у ґрунтовому розчині, що важливо враховувати при зрошенні мінералізованими водами, коли в перші роки за рахунок поглинальної здатності ґрунтів, обмінних і інших реакцій концентрація і склад солей у ґрунтовому розчині підтримується на прийнятному для рослин рівні.

3. Метод визначення. ДСТУ кислотно-основної буферності

Метод ґрунтується на вимірюванні зміни рН ґрунтової суспензії внаслідок додавання серії визначених доз кислоти та лугу. Результати оформлюють графічно у вигляді залежності рН дози добавки. Характеристики одержаної кривої є характеристиками рН-буферності ґрунту.

За цим методом буферність ґрунту розглядається відносно порівняльного малобуферного субстрату, наприклад, кварцового піску. Показник рН-буферної ємності визначають в балах залежно від величин площ лужного і кислотного плечей A'BG=S_л і A'DH=S_к,, які характеризують відповідно лужну і кислотну буферну ємності. Це площі, що утворюються між кривими зміни рН ґрунту і малобуферного субстрату. За 100 балів приймають суму стандартних площ S_л.ст + S_{к ст} = АВС + ADЕ, які утворюються між кривими зміни рН порівняльного малобуферного субстрату та проведеною через точку з рН = 7 на осі ординат прямою, що паралельна осі абсцис Розрахунок ведуть за формулою:

Де S _{заг. ст} - сумарна площа кислотного та лужного плечей, см ²;

S _{л. ст} - стандартна площа лужного плеча, см ²;

S _{к. ст} - стандартна площа кислотного плеча, см ².

Показники рН-буферної ємності в лужному чи кислотному інтервалах кривих зміни рН ґрунту визначають відповідно за формулами:

Де ПБЄ_л - показник буферної ємності в лужному інтервалі навантажень, бали;

S_л - площа лужного плеча, см²;

100 - сумарна площа кислотного та лужного плечей, бали;

ПБЄ_к - показник буферної ємності в кислотному інтервалі навантажень, бали;

S_к - площа кислотного плеча, см².

Значення ПБЄ_л та ПБЄ_к зростає із зростанням рН-буферної здатності ґрунту.

ДСТУ для визначення буферності грунтів:

Якість грунту. Відбирання проб: ДСТУ 4287:2004. - [Чинний від 2005-07-01]. - К.: Держспоживстандарт України, 2005. - 10 с.

Якість грунту. Визначання вмісту карбонатів. Об'ємний метод: ДСТУ ISO 10693-2001. - [Чинний від 2003-07-01]. - К.: Держспоживстандарт України, 2003. - 12 с.

Якість грунту. Методи визначення органічної речовини: ДСТУ 4289:2004. - [Чинний від 2005-07-01]. - К.: Держспоживстандарт України, 2005. - 14 с.

Якість грунту. Метод визначання кислотно-основної буферності ґрунту: ДСТУ 4456:2005. - [Чинний від 2006-10-01]. - К.: Держспоживстандарт України, 2006. - 16 с.

Якість грунту. Метод визначання калій-буферності ґрунту: ДСТУ 4375:2005. - [Чинний від 2006-04-01]. - К.: Держспоживстандарт України, 2006. - 14 с.

Якість грунту. Визначання фосфат-буферності грунту: ДСТУ 4724:2007. - [Чинний від 2008-01-01]. - К.: Держспоживстандарт України, 2008. - 14 с.

Почвы. Определение гидролитической кислотности по методу Каппена в модификации ЦИНАО: ГОСТ 26212-91. - [Дата введения 01.07.93]. - М.: Комитет стандартизации и метрологии СССР, 1992. - 7 с.

Почвы. Метод определения обменной кислотности: ГОСТ 26484-85. - [Введён в действие 01.07.86]. - М.: Государственный комитет СССР по стандартам, 1985. - 4 с.

Грунты тепличные. Метод определение рН водной суспензии: ГОСТ27753.3-88. [Введен в действие 01.01.90]. - М.: Государственный комитет СССР по стандартам, 1989. - 4 с.

ДСТУ для визначення кислотно-основної буферності грунтів:

ДСТУ 3980-2000 Ґрунти. Фізико-хімія ґрунтів. Терміни та визначення

ГОСТ8.135-74ГСИ. рН-метрия. Стандарт-титры для приготовления образцовых буферных растворов 2-го разряда

ГОСТ17.4.3.01-83Охрана природы. Почвы. Общие требования к отбору проб

ГОСТ17.4.4.02-84Охрана природы. Почвы. Методы отбора и подготовки проб для химического, бактериологического, гельминтологического анализа

ГОСТ334-73 Бумага масштабно-координатная. Технические условия

ГОСТ1770-74 Посуда мерная лабораторная стеклянная. Цилиндры, мензурки, колбы, пробирки. Общие технические условия

ГОСТ3118-77 Кислота соляная. Технические условия

ГОСТ6709-72 Вода дистиллированная. Технические условия

ГОСТ9147-80 Посуда и оборудование лабораторные фарфоровые. Технические условия

ГОСТ12026-76 Бумага фильтровальная лабораторная. Технические условия

ГОСТ17792-79 Электрод сравнения хлорсеребряный насыщенный образцовый 2-го разряда

ГОСТ 24104-2001 Весы лабораторные.. Общие технические требования

ГОСТ 26428-85 Почвы. Методы определения кальция и магния в водной вытяжке

ГОСТ 26483-85 Почвы. Приготовление солевой вытяжки и определение её рН по методу ЦИНАО

ГОСТ29225-91 Посуда и оборудование фарфоровые лабораторные. Общие требования и методы испытаний.

Размещено на Allbest.ru