Новини освіти і науки:

G+

Тлумачний словник
Авто
Автоматизація
Архітектура
Астрономія
Аудит
Біологія
Будівництво
Бухгалтерія
Винахідництво
Виробництво
Військова справа
Генетика
Географія
Геологія
Господарство
Держава
Дім
Екологія
Економетрика
Економіка
Електроніка
Журналістика та ЗМІ
Зв'язок
Іноземні мови
Інформатика
Історія
Комп'ютери
Креслення
Кулінарія
Культура
Лексикологія
Література
Логіка
Маркетинг
Математика
Машинобудування
Медицина
Менеджмент
Метали і Зварювання
Механіка
Мистецтво
Музика
Населення
Освіта
Охорона безпеки життя
Охорона Праці
Педагогіка
Політика
Право
Програмування
Промисловість
Психологія
Радіо
Регилия
Соціологія
Спорт
Стандартизація
Технології
Торгівля
Туризм
Фізика
Фізіологія
Філософія
Фінанси
Хімія
Юриспунденкция

Оцінка кислотної деградації (декальцинації) ґрунтів

Зростаюча кислотність ґрунтового покриву - одна з найгостріших проблем сучасності та найближчого майбутнього. Процес підкислення ґрунтів набуває глобальних масштабів, спричинюючи негативні агрогеохімічні наслідки.

Особливу тривогу викликає те, що явище підкислення ґрунтів має прихований і в багатьох випадках вторинний характер. Спочатку відбувається процес декальцинації, а потім, значно пізніше, спостерігається підкислення ґрунту. Нерідко вже провапновані ґрунти знов стають кислими. З'являються кислі ґрунти і в районах, де їх раніше не було.

Причин, що обумовлюють підкислення, багато. Найістотнішими з них є кислотні дощі, низький рівень удобрювання ґрунтів органікою, необґрунтовано інтенсивне застосування засобів хімізації в землеробстві. Отже, вторинне підкислення ґрунтів має переважно антропогенне походження.

За даними ЮНЕСКО, в атмосферу надходить 10⁹ т/рік кислотних агентів газового та аерозольного характеру. Це насамперед сполуки сірки, азоту, вуглецю і хлору. При їх окисленні та конденсації утворюються сірчана, соляна, вугільна й азотна кислоти, які випадають на ґрунти з дощовою водою.

Найбільше кислотних дощів випадає у країнах Скандинавського п-ова. Нині добре відомо, що підкислення ґрунтів - це проблема східних районів США, Канади, Німеччини, Великої Британії, Бельгії, Польщі, України, Молдови, країн Прибалтики, низки областей Росії.

За останні 50 - 60 років спостерігається загальнопланетарне підвищення кислотності дощових опадів. Кислі талі та дощові води, потрапляючи у ґрунт, спричинюють підкислення всього профілю ґрунту, а нерідко підкислюють і підґрунтові води. Кислоти, потрапляючи в грунт, взаємодіють з його органічною та мінеральною частинами. При цьому відбуваються такі реакції:

[ГВК^-]Са²⁺ + Н₂SО₄ = [ГВК^-]2H²⁺ + СаSO₄;

[ГВК^- ]Mg²⁺+ HNO₃= [ГВК^- ]Н²⁺+ Mg(NO₃ )₂

СаСО₃ + Н₂SО₄ = СаSО₄+ CO₂ + H₂O

СаСО₃ + Н₂CО₃= Са(НСО₃)₂.

Встановлено, що гідроліз і нітрифікація однієї грам-молекули NH₄NO₃ дає в результаті дві грам-молекули НNО₃. Тому темпи вапнування ґрунтів повинні перевищувати внесення мінеральних добрив. Невиконання цього правила призведе до вторинного підкислення ґрунтів.

В Україні є понад 11 млн. га дерново-підзолистих, буроземних, сірих опідзолених ґрунтів і чорноземів опідзолених з підвищеною кислотністю, з яких 7,8 млн. га припадає на ріллю, понад 3 млн. га - на природні кормові угіддя.

На основі дослідів НАУ встановлено, що внесення мінеральних добрив без вапнякових матеріалів спричинює підкислення чорноземів типових (табл. 3.10), початкова реакція яких була близькою до нейтральної. При тривалому внесенні підвищених доз мінеральних добрив спостерігається зростання активної кислотності. Внесення азотних добрив ще більш підвищує активну кислотність ґрунту порівняно з внесенням фосфорно-калійних добрив. Найбільша активна кислотність відмічається при внесенні 157 кг/га азоту. Аналогічні зміни при внесенні мінеральних добрив відбуваються і з обмінною кислотністю, але найбільш істотно збільшується обмінна титрована та гідролітична кислотність. Перша зростає у 2 - 2,3 рази, друга - у 2,5 - 3,8 рази.

Таблиця 3.10 - Зміна реакції ґрунтового розчину, обмінної та гідролітичної кислотності у чорноземі типовому під впливом тривалого застосування мінеральних добрив, 1980 - 1987 рр.

Добрива на 1 га	Глибина, см	рН_водний	pH_KCl	Кислотність, мг-екв на 100 г ґрунту
обмінна	гідролітична
Без добрив	0 - 20 20 - 40	6,02 5,96	5,27 5,52	0,21 0,15	1,91 1,40
Р₈₇К₈₃ - фон	0 - 20 20 - 40	5,52 5,90	5,05 5,45	0,22 0,17	2,85 1,48
Фон + N₄₆	0 - 20 20 - 40	5,50 5,87	5,00 5,32	0,24 0,18	3,05 1,62
Фон + N₇₄	0 - 20 20 - 40	5,40 5,82	4,85 5,30	0,27 0,23	3,40 1,90
Фон + N₁₂₀	0 - 20 20 - 40	5,30 5,80	4,70 5,19	0,35 0,24	4,06 2,46
Фон + N₁₅₇	0 - 20 20 - 40	5,20 5,40	4,65 5,10	0,43 0,30	4,71 3,19

фосфорно-калійних добрив. Найбільша активна кислотність відмічається при внесенні 157 кг/га азоту. Аналогічні зміни при внесенні мінеральних добрив відбуваються і з обмінною кислотністю, але найбільш істотно збільшується обмінна титрована та гідролітична кислотність. Перша зростає у 2 - 2,3 рази, друга - у 2,5 - 3,8 рази.

Під впливом підвищених норм мінеральних добрив змінюється також склад обмінних катіонів. Знижується сума увібраних основ (табл. 3.11). Ємність катіонного обміну чорнозему типового дещо зростає під впливом внесення добрив, але збільшення її відбувається за рахунок гідролітичної кислотності. До негативного впливу підвищених доз азотних добрив слід віднести і різке зниження буферної ємності ґрунту.

Таблиця 3.11 - Зміна вмісту увібраного кальцію чорнозему типового легкосуглинкового під впливом зростаючих доз азотних добрив (експериментальні дані та прогнозні розрахунки) (М. Карінка, 1989)

Доза N, кгN/га	Са, одержані у досліді	мг-екв/100 г	Доза N, кг N/га	Са, одержані у досліді	мг-екв/100 г
	15,8 15,4 15,3	15,8 15,5 15,3		15,0 15,7	15,0 14,7

Наведені дані свідчать, що навіть на чорноземах типових за наявності високих норм мінеральних добрив потрібно вносити вапнякові матеріали. За існуючими рекомендаціями, на кожен центнер фізіологічно кислих туків слід вносити від 0,4 до 3 ц СаСО₃_.

Таблиця 3.12 - Дози СаСО₃ для нейтралізації фізіологічно кислих добрив,

ц на 1 ц туків

Добриво	Доза СаСОз
Хлористий амоній NH₄Cl	1,40
Сульфат амонію (NN₄) SO₄	1,20
Сульфат амонію, натрію (NN₄) SO₄, Na₂SO₄	1,90
Аміачна селітра NH₄ NO₃	0,75
Аміачна вода NH₃ + H₂O	0,40
Аміак безводний NH₃	2,9 - 3,0
Сечовина СО(NH₂)₂	0,80
Амофос NН₄Н₂РО₄	0,65

Істотний вплив на кислотність ґрунту можуть мати промислові викиди, що містять сульфіди та оксиди металів. У ґрунті вони утворюють сірчану кислоту, яка обумовлює підкислення. На освоєних болотних ґрунтах підкислення може бути спричинене окисненням сульфідів заліза та мангану. На цих ґрунтах дренажними водами виносяться сполуки кальцію, магнію та калію, тому для підвищення їх родючості слід проводити вапнування.

Динаміка достатньо точно описана простими диференціальними рівняннями першого порядку. Рівняння «природного росту» добре описує розвиток у часі чи під впливом зростаючих доз мінеральних добрив процесів підкислення чорноземних ґрунтів:

або (3.7)

де Н - гідролітична кислотність ґрунту;

t - час (кількість років спостережень);

N - доза азоту на 1 га сівозміни, кг;

К_t та К_N - сталі коефіцієнти.

Рівняння радіоактивного розпаду добре описує розвиток у часі чи під впливом певного чинника процес декальцинації (зменшення вмісту в ґрунті обмінного кальцію) чи загального зниження суми увібраних основ:

або (3.8)

де Са – вміст у ґрунті обмінного кальцію.

Загальний розв'язок рівняння (3.7) або (3.8) такий:

; (3.9)

Далі виконують інтегрування обох частин рівняння (3.9):

, (3.10)

де lп Сa - стала інтегрування.

Після перетворень одержуємо

; ; (3.11)

Для опису процесу зменшення вмісту обмінного кальцію в ґрунті під впливом зростаючих доз азоту потрібні так звані тимчасові умови, тобто значення Са_N при N = 0. Це дасть змогу відшукати значення константи К_N який може описати динаміку декальцинації.

Результати застосування розглянутого методу моделювання процесів декальцинації та підкислення чорнозему типового мало-гумусного під впливом зростаючих доз азоту наведені в табл. 3.14.

Таблиця 3.13 - Моделювання процесів декальцинації та підкислення чорнозему типового малогумусного, зумовлених внесенням зростаючих доз азоту на фоні систематичного

Доза N, кг N на 1 га сіво- зміни	Вміст обмінного Са, мг-екв/100 г ґрунту	Сума увібраних основ, мг-екв/100 г ґрунту	Гідролітична кислотність, мг-екв/100 г ґрунту
дослідні дані	дані, розрахо-вані за моделлю	дослідні дані	дані, розрахо-вані за моделлю	дослідні дані	дані, розрахо-вані за моделлю
	15,8	15,8	19,00	19,0	2,85	2,85
	15,4	15,47	18,50	18,6	3,05	3,30
	15,3	15,27	18,30	18,4	3,40	3,61
	15,1	14,95	18,0	18,0	4,06	4,18
	14,7	14,70	17,70	17,7	4,71	4,71

Згідно з розрахунками, аналогічними до наведених, для припинення процесу декальцинації, зменшення суми увібраних основ на 1 ц аміачної селітри у даний грунт слід вносити 48 кг СаСО₃. Для припинення процесу зростання гідролітичної кислотності кожен центнер NН₄NО₃ потребував внесення 55 кг СаСО₃. Отже, загальну рекомендацію щодо подолання декальцинації і підкислення чорнозему типового малогумусного під впливом зростаючих доз азоту можна сформулювати так: кожен центнер аміачної селітри, що вноситься на 1 га сівозміни на чорноземі типовому.

Таким чином, своєчасне виявлення, моделювання динаміки і прогнозування декальцинації і підкислення таких цінних за своєю продуктивністю ґрунтів, як чорноземи, має виключно важливе значення.

Читайте також:

<== попередня сторінка	\|	наступна сторінка ==>
Дегуміфікація орних ґрунтів	\|	Агрофізична деградація ґрунтів

Не знайшли потрібну інформацію? Скористайтесь пошуком google:

Генерація сторінки за: 0.005 сек.