Міністерство аграрної політики та продовольства України

Харківський національний аграрний університет ім. В.В.Докучаєва

 

 

кафедра грунтознавства

 

 

Курсова робота

на тему:

«Фосфатна буферна здатність бурозему опідзоленого глеюватого на прикладі с. Велика Бакта Закарпатської області Берегівського району»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                  

 

 

Харків – 2013

Зміст

Вступ

1. ОСНОВНІ ХАРАКТЕРИСТИКИ ГРУНТУ

          1.1. Морфологічні ознаки ґрунту, умови утворення

          1.2.Вміст гумусу, фізико-хімічні властивості

          1.3. Розповсюдження цього ґрунту в Україні

2. БУФЕРНІСТЬ ГРУНТУ

           2.1.Загальні положення, дефініція, термінологія.

 3. МЕТОД ВИЗНАЧЕННЯ. ДСТУ КОНКРЕТНОЇ БУФЕРНОСТІ. ЗАСТОСУВАННЯ      КОМП’ЮТЕРНОЇ ПРОГРАМИ «БУФЕРНІСТЬ»

4. ОЦІНКА КОНКРЕТНОЇ БУФЕРНОЇ ЗДАТНОСТІ ГРУНТУ

           4.1.Графіки буферності (конкретної) ґрунту, без навантаження і з навантаженням.

            4.2.Оціночні показники буферності.  Складання таблиці з показників буферності

            4.3.Інтерпретація отриманих даних або власно оцінка буферної здатності ґрунту

 5. РОЗРАХУНКИ  МЕЛІОРАНТІВ І ДОБРИВ ДЛЯ  ДАНОГО ГРУНТУ ЗА ГРАФІКАМИ БУФЕРНОСТІ

              5.1.Прогнозування дії  меліорантів і добрив за графічними моделями  буферності .

            5.2.Рекомендації виробництву.

Висновки

Список використаної літератури

 

Вступ

          

          В Україні розроблена потужна нормативно-правова база щодо охорони родючості ґрунтів. Однак для удосконалення системи охорони родючості ґрунтів на державному рівні необхідно використовувати досвід інших країн, зокрема Німеччини, де врожайність злакових складає більше 100 центнерів з гектара, повідомляє прес-служба Міністерства аграрної політики та продовольства України.

         Важливість охорони родючості грунтів і їх збереження на сьогодні усвідомлена багатьма провідними країнами світу, де законодавчо закріплена і успішно реалізується відповідна державна політика. Зокрема, для України найбільш прийнятним і цінним у цьому напрямку є досвід Німеччини, де більше 53%, тобто 19,1 мільйона гектарів, загальної території країни використовуються в якості сільськогосподарських угідь. Також варто відзначити, що врожайність злакових в цій країні досягає 100 центнерів з гектара.

         На сьогодні реалізація державної політики щодо охорони грунтів в Німеччині здійснюється двома методами: консультативно-просвітницьким та економічним (субсидування). Для безкоштовної консультації фермерів щодо заходів для збереження ґрунтів в хорошому стані існують спеціальні аграрні палати, які знаходяться в кожному регіоні країни. Основними заходами щодо охорони ґрунтів є дотримання сівозмін, сівба покривних і підсівне культур на зимовий період.

         Що стосується субсидування, то з бюджету Європейського Союзу і Німеччини виділяються прямі виплати фермерам в обмін на дотримання ними стандартів захисту навколишнього середовища, проведення сівозмін і збереження ґрунтів в хорошому стані. Всього в Німеччині розроблена система виплати субсидій, які стають додатковим доходом для фермера, заохочуючи його доглядати за ґрунтами.

       Таким чином економічне стимулювання забезпечує ефективну реалізацію державної політики у сфері раціонального використання та збереження ґрунтів в Німеччині.

       Тому, спираючись на успішний досвід Німеччини у сфері охорони родючості і збереження ґрунтів, Україна буде продовжувати удосконалювати державну політику в цьому напрямку.

 

 

1. ОСНОВНІ ХАРАКТЕРИСТИКИ ГРУНТУ

 

1.        Морфологічні ознаки ґрунту, умови утворення

          Уперше терміном «бурі ґрунти» було названо лісові ґрунти Завол­жя, які в подальшому було діагностовано як бурі рендзини на пермських червоноколірних карбонатних глинах. Сам же цей термін набув несподівано значного поширення. У 1905 р. в Німеччині Є. Раманн виділив самостійний тип ґрунтів під широколистими лісами Центральної та Південної Європи і назвав їх «Braunerden» (буроземи). У Румунії це починання підтримав Г. Мургочі, який назвав ці ґрунти «Вraune Wald-boden — Brown forest soіls, — бурі лісові ґрунти». Типовий статус буроземів піддав сумніву К.Д. Глинка, об’єднавши їх на своїх ґрунтових картах світу в єдиному контурі
«лісових ґрунтів і деградованих чорноземів». Вважаючи буроземи лише стадією опідзолювання ґрунтів, він все ж визнавав незвичну своєрідність таких «неопідзолених» лісових ґрунтів, як «піддубиці Псковської губернії». Погляди С. Раманна і Г. Мургочі набули поширення не лише в Європі, а й у Північній Америці, де в різних регіонах було описано буроземи під широколистими лісами субборе­ального поясу. В 1930 р. на ІІ Міжнародному конгресі ґрунтознавців буроземи було узаконено в статусі самостійного генетичного типу, специфіку якого підкреслив термін «бурий лісовий ґрунт» (Г. Мургочі), а термін Є. Рамана «бурозем» став популярним як його стислий синонім.

          Невдовзі подібні ґрунти було виявлено не лише на пагористих рівнинах Західної Європи, а й у горах, не лише в помірному поясі, а й у субтропіках і тропіках. Як з’ясувалося, буроземи утворюють безліч перехідних форм до інших типів: рендзина-бурозем, парарендзина-бурозем, бурозем-підзол, бурозем-lessive, бурозем-псевдоглей, бурозем-чорнозем, бурозем-червонозем тощо. У розробку сучасної версії походження буроземів великий внесок зробили Л.І. Прасолов; Г.М. Антипов-Каратаєв (по Криму й Кавказу), Ю.А. Ліверовський (Кавказ, Далекий Схід), С.В. Зонн (Північно-західний Кавказ), І.П. Герасимов (Центральна Європа), В.М. Фрідланд (Кавказ), А.П. Ремізов (БІК в широколистих лісах), чиї роботи переконали, що буроземи, як ландшафтно-біокліматичний генетичний тип, дійсно існують у природі. Становленню поняття про буроземи типові посприяли роботи шведа О. Тамма, який продіагностував їх за вмістом аморфних гідроксидів заліза.

          З часом було визначено, що поширення розмаїтої низки буроземних ґрунтів (з монотонною і не лише будовою профілю) виходить далеко за межі підзони широколистих лісів, що й передбачив Раманн, визначаючи їх ареал від Франції до Уралу. Про широкі термічні межі зони буроземоутворення свідчить і буроземний характер ґрунтового покриву всіх висотних термічних зон Українських Карпат (від теплої найнижчої в поясі грабових дібров до холодної високогірної з субальпійським криволіссям, як під буковими, так і під смерековими лісами) — регіону з м’яким атлантичним субконтинентальним кліматом і майже непромерзаючими ґрунтами. Його антипод — Далекосхідний Сіхоте-Алінський регіон буроземів — має зовсім інший (континентальний) характер клімату з глибокопромер­заючими ґрунтами (до 160 см і глибше).

          Карпатський масив буроземних ґрунтів (головний в Україні) в різні часи досліджували науковці Чернівецького, Львівського, Київського університетів, Українського і Російського інститутів ґрунтознавства, Закарпатської науково-дослідної станції лісівництва. Зокрема, Г.О. Андрущенко і І.М. Гоголєв синхронізували утворення буроземів у гірсько-лучному поясі із заселенням його лісом у теплий антлантичний період голоцену (5 тис. років тому), що, однак, не підтверджується даними палеоспорового аналізу ґрунтів, які засвідчують прадавність існування гірсько-карпатських лісових біогеоценозів упродовж всього пізнього кайнозою. Та й за 5000 років мав би утворитися новий (буроземний) тип ґрунту.

          В.І. Канівець узагальнив (1978 – 991) відомості про буроземи, по-новому охарактеризував еколого-біогеохімічні закономірності цього ландшафтно-біокліматичного феномену, зона поширення якого, на відміну від чорноземів та інших ґрунтів, є однією з найбільших у світі.

      Така обширна за площею територія об’єднує значну групу (формацію) типів і підтипів кислих і слабкокислих буроземних ґрунтів бореального , помірно холодного і помірно теплого клімату, зокрема субконтинентальну фацію цієї формації (меншою мірою океанічну та континентальну фації). Їх головними ознаками є, передусім, світло-буре з різними відтінками забарвлення, кисла реакція, підвищений вміст аморфних гідроксидів заліза, деяка оглиненість. Ця група включає буроземи типові (сформовані в горах бурі лісові ґрунти з монотонним профілем); буроземи з текстурним ілювіальним горизонтом; буроземи глейові змішаного поверхнево-ґрунтового перезволоження. До двох останніх типів відносять також ґрунти з «висячим» оглеєнням», яке в умовах підвищеного атмосферного перезволоження тимчасово охоплює й гумусовий горизонт. Подальше глеє-елювіювання робить цей горизонт білястим (у сухому стані). Такі ґрунти (Далекого Сходу як «подбелы», «біличка» плоских вододілів Передкарпаття) мають ранг підтипу бурувато-підзолистих поверхнево-глейових (глеєво-елювійованих) ґрунтів. У ледь помітних западинах на плоских низинах (зокрема, Притисянській у Закарпатті) формується підтип бурувато-білястих глеє-елювіальних низинних ґрунтів.

Приналежність буроземів до групи сіалітних оглинених кислих ґрунтів мало що проясняє в їх систематиці, яка ще не має однозначного трактування і твердо встановлених принципів. Це зумовлено різноманіттям бурих ґрунтів і безліччю їх перехідних форм на великому географічному (ландшафтному) ареалі їх поширення. На міжнародній «Ґрунтовій карті світу ФАО-ЮНЕСКО» буроземи (разом з коричневими ґрунтами) позначено як «камбісолі» (сіалітно-оглинені ґрунти), поширені у світі від бореального поясу до тропічного і зв’язані різноманітними переходами з іншими типами ґрунтів. 

       Залягають у Закарпатському низькому передгір’ї у смузі передкар-

патської височини, яка межує з горами (до 450—500 м н. р. м.), а також

у міжгірних котловинах (до 500—600 м н. р. м.). Вони сформувалися на

слабководопроникних облесованих суглинках.

Профіль має елювіально-ілювіальну диференціацію:

Не — гумусовий елювійований горизонт грубизною 20—25 см, сіру-

вато-палевий, пухкий, зі слабкою присипкою SiO2, перехід поступовий;

HEgl — гумусово-елювіальний сезонно-оглеєний горизонт грубиз-

ною 30 см, світло-палевий, пухкий, рідко трапляються залізо-манганові

примазки, перехід карманами;

I(gl)mf — ілювіальний метаморфізований сезонно-оглеєний гори-

зонт рубизною 30—60 см, мармуроподібний, жовтувато-бурий з оливко-

во-білястими плямами, сильноущільнений, призмоподібний, більш важ-

кого гранулометричного складу, ніж попередній, із залізо-мангановими

примазками і конкреціями, перехід поступовий;

PI(gl) — перехідний ілювіально-метаморфізований горизонт грубиз-

ною 120 см, мармуроподібний, з оливково-білястими розводами, ущіль-

нений, призмовидний, важкого гранулометричного складу, у нижній

частині рясні залізо-манганові конкреції, перехїід поступовий;

P(gl) — материнська порода, слабководопроникна, сезонно-перево-

ложена у верхній частині верховодкою.

         Ці ґрунти мають мало гумусу (1,5—2,0%) гуматно-фульватного ти-

пу, ГВК ненасичений основами (30—60%), високу кислотність (рНводн =

4,2—4,8), підвищену кількість аморфного заліза (0,6%) і обмінного

алюмінію (2—3 мг-екв /100 г ґрунту), низький вміст азоту і рухомого

фосфору.

                          Буроземно-підзолисті оглеєні ґрунти

          

          Розповсюджені і Передкарпатті у помірно-теплому поясі на розчле-

нованих увалисто-горбистих ділянках височини (район Калушу-Галич).

Ці ґрунти на відміну від підзолисто-буроземних ґрунтів відрізняють-

ся більш сильним проявом підзолистого процесу (слабко-, середньо-,

сильнопідзолисті види). Ступінь опідзоленості, як правило, збігається

зі ступенем оглеєності, оскільки утворення елювіального горизонту

(Е(gl)) пов’язано з глеє-елювіальними процесами. Слабкопідзолисті

ґрунти мають грубизну НЕ горизонту 30—35 см і менше 15 см Еh(gl)

горизонту, у середньопідзолистих ґрунтів грубизна цих горизонтів від-

повідно становить 20—25 см і 15—20 см, у сильнопідзолистих — 15—

18 см та 20—30 см. Ці ґрунти мають високу кислотність, ненасиченість обмінними Са2+

і Mg2+.

        Залягають у Закарпатському низькому передгір’ї у смузі передкар-

патської височини, яка межує з горами (до 450—500 м н. р. м.), а також

у міжгірних котловинах (до 500—600 м н. р. м.). Вони сформувалися на

слабководопроникних облесованих суглинках.

 

1.2.Вміст гумусу, фізико-хімічні властивості

     Розглядаються як подальший етап генези текстурно диференційованих ґрунтів буроземно-лісової зони, діагностований за максимальним проявом у них оглеєння, спричиненого поверхневим зволоженням (глеєво-елювіальних процесів). Ці ґрунти вкривають вододіли і високі річкові тераси Передкарпатської височини в межах 300 – 400 м над рівнем моря Їх східна межа є й східною лінією карпатської буроземно-лісової зони.

Територія Передкарпатської височини є сильнозволожуваною — ГТК, за Селяниновим, тут більше 1,8. Значне зменшення уклонів та велика товща лесоподібних суглинків з похованими ґрунтами погіршують дренованість цього регіону. Верхній фосильний ґрунт тут відповідає рис-вюрмському міжльодовиковому періоді (прилуцький, вітачев­ський ритми) і є аналогом сучасного текстурно диференційованого поверхнево-оглеєного ґрунту (в ньому ще більш ущільненим є В-гори­зон­том), а глибше похований ґрунт (прилуцький, кайдакський) має злитоглинистий (мулисто-глейовий) профіль грубизною близько 110 см.

    Погіршення водопроникності і поверхневого стоку зумовлює посилення обводнення ґрунту рано навесні і в дощовий період у червні. При цьому верховодка сягає гумусового горизонту (в тому числі орного шару). Глеє-елювіальне відбілювання формує чітко виражений елювіальний горизонт білястого кольору. Деяка білявість охоплює й гумусовий горизонт. Пухкий горизонт (А) і верхівка В-гори­зонту переповнені Fe – Mn бобовинами, в яких зосереджується більше від половини вільних гідрооксидів заліза. Їх конкреції становлять близько 6 % маси Н-горизонту і до 11 % — елювіального. Це дає підстави діагностувати тут глеєво-конкреційно-елювіальний процес. Величина відношення в конкреціях Fe2O3 : MnO свідчить про ступінь елювійованості пухких горизонтів. При сильній елювійованості в Е-го­ри­зон­тах такі значення становлять 50 – 60, зменшуючись з глибиною (в горизонті В на 50 – 60 см — до 5 – 7). За грубизною білястого елювію ці ґрунти поділяють на слабко-, середньо-, сильноелювійовані (слабко-, середньо- і сильнопідзолисті — за старою номенклатурою). Основні показники описаних ґрунтів наведені в табл. 14.2.

Таблиця 14.2. Характеристика буроземно-підзолистих кислих поверхнево-оглеєних ґрунтів на делювіальних суглинках Карпат (Полупан М.І., 1979)

Показник		Hd(e)	He(gl)	Hegl	Pmiglh	Pmigl	Pmi(gl)	Pm(gl)
Глибина відбору зразків, см		0–3	16–20	30–40	65–75	100–110	170–180	220–230
pН водний		4,18	4,70	5,14	?	5,50	5,86	5,95
Рухомий Аl, мг/100 г ґрунту		25,0	32,5	28,1	28,1	11,2	8,0	5,0
Обмінно-увіб­рані катіони, мг-екв/100 г ґрунту	Са++	4,0	4,0	5,1	10,0	12,0	20,4	20,0
	Мg++	2,0	2,0	1,0	2,0	2,0	4,8	6,0
	H+	9,1	4,3	3,7	4,2	2,1	1,2	1,0
	ЄКО	17,8	8,2	7,0	16,2	18,2	26,0	25,3
Ненасиченість Са та Мg, %		66,0	27	15	26	28	3,2	1,2
Гранулометричний склад, % фракцій на абсолютно суху наважку	1–0,25 мм	0,36	0,38	0,74	0,50	1,94	0,22	0,31
	0,25–0,05	18,84	10,47	9,26	11,85	7,46	10,58	8,69
	0,05–0,01	40,80	51,60	51,10	45,25	45,05	37,85	40,70
	0,01–0,005	9,00	9,65	9,65	7,15	8,00	7,45	7,05
	0,005–0,001	11,60	12,50	12,55	12,65	13,40	9,65	10,25
	<0,001	19,40	15,40	16,70	22,60	24,15	34,25	33,00
	Сума <0,01	40,00	37,55	38,90	42,40	45,55	51,35	50,30
Валовий хіміч­ний склад ґрунту, % оксидів на прожарену наважку	SiO2	81,46	81,85	80,51	77,06	77,84	72,97	74,21
	Fe2O3	3,25	3,35	3,53	5,15	4,76	5,72	5,49
	Al2O3	11,27	11,06	12,22	12,54	13,33	16,27	15,37
	CaO	0,73	0,59	0,58	0,66	0,66	0,89	0,81
	MgO	0,99	0,62	0,75	0,97	0,60	0,93	0,88
	Na2O	1,02	0,98	1,04	1,09	0,82	0,94	0,98
	MnO	0,10	0,11	0,10	0,08	0,09	0,13	0,10
	SiO2:R2O3	10,44	10,57	9,32	8,28	7,96	6,24	6,68
	SiO2:Fe2O3	67,90	64,95	61,00	52,62	43,23	33,78	36,38
	SiO2:Al2O3	12,35	12,63	11,18	10,44	9,75	7,65	8,19
Валовий хіміч­ний склад мулу, % оксидів на прожарену наважку	SiO2	52,31	51,54	?	52,72	53,47	53,67	54,90
	Fe2O3	12,20	11,50	»	13,44	12,54	12,53	11,59
	Al2O3	28,61	28,72	»	24,68	26,72	26,85	27,19
	CaO	0,46	0,48	»	0,47	0,43	0,55	0,42
	MgO	2,45	2,44	»	2,43	2,22	2,34	2,26
	SiO2:R2O3	2,45	2,43	»	2,70	2,62	2,64	2,70
	SiO2:Fe2O3	11,47	11,93	»	10,46	11,42	10,70	12,71
	SiO2:Al2O3	3,11	3,05	»	3,63	3,40	3,20	3,42

Посилення оглеєння різко знижує родючість цих ґрунтів. Тому обов’язковим заходом їх окультурювання є закладання гончарного дренажу. Тепер ґрунти Передкарпаття на більшій площі дреновані. При цьому у зв’язку з дуже слабкою фільтрацією В-горизонту дрени закладають з максимально короткою міждренною відстанню — в межах 10 м. Водопроникність В-горизонту посилюють поперечним глибоким розпушуванням і щілюванням.

Бурувато-підзолисті поверхнево-глейові ґрунти характеризуються високою кислотністю, через що вони обов’язково підлягають вапнуванню. Корисним також є фосфоритування (О.М. Можейко, І.І. Назаренко), яке зв’язує рухомий алюміній. Систематично вносять підвищені дози гною і мінеральних туків, культивують конюшину. Дренування посилює в таких ґрунтах зональні процеси буроземоутворення, через що Н-горизонт набуває характерного бурувато-палевого забарвлення. Угноєння провапнованих ґрунтів призводить до їх збагачення гуматами кальцію. На таких дренованих та окультурених ґрунтах вирощують врожаї пшениці не менш як 35 – 40 ц/га, що у три-чотири рази більше, ніж на недренованому ґрунті.

Синонім бурувато-підзолистих поверхнево-глейових ґрунтів дерново-підзолисті поверхнево-глейові є невдалим, адже в цих ґрунтах не діагностуються риси дернового ґрунтогенезу як процесу накопичення збагачених азотом темноколірних гуматів Са. Тому остання назва є некоректною.

Проте ґрунти, які відповідають поняттю дерново-підзолисті поверх­нево-глейові, є в Передкарпатті — в його північній частині на високій надзаплавній терасі, що не затоплюється в катастрофічні повені.

 

1.3. Розповсюдження цього ґрунту в Україні

Бурі лісові фрунти поширені в специфічній вологій буроземно-лісовій зоні помірного (і певною мірою бореального) поясу, особливо в горах. У всіх гірських регіонах світу їх гумусованість збільшується з висотою. Специфічність зони поширення буроземів великою мірою зумовлена лісистістю цього ландшафтно-біокліматичного поясу, до якого приурочені букові (з домішками граба, явора, ільма) й смерекові (з ялицею) ліси. Буроземи залягають також під грабово-дубовими насадженнями на межі з бучинами та під напівсубтропічними хвойних лісами з дубом пробковим, ліанами лимонника, зокрема, в Сіхоте-Алінських горах, у Північній Кореї. Буроземно-лісова зона охоплює Центральну Європу, включаючи Піренейські гори в Іспанії, острови Ірландії й Британії (крім Шотландії); в нашій державі — Карпати, Передкарпатську височину, Закарпатську низовину, лісисту (вище від 500 – 550 м над рівнем моря.) частину Кримських гір; в Молдові — Кодри (лісиста височина на півночі); становить головну частину Кавказьких гір, високогір’я Алтаю, Саяни, частину Гімалаїв, Сіхоте-Алінський хребет на Далекому Сході; гори на півночі Корейського півострова; північ Японських островів; у Північній Америці — великий масив південніше від Великих озер, гірські хребти Тихоокеанського узбережжя між Ванкувером і Сан-Фран­циско; Ново-Зеландські острови.

Менші масиви буроземів трапляються і в багатьох інших (передусім гірських) місцях, наприклад, у середньогір’ї Апеннінського півострова. До «буроземів» нерідко включають дерново-палево-підзолисті ґрунти (пануючий тип у Білорусі та на півдні Російського Нечорнозем’я, в тому числі в Московській області) зони широколистяних і мішаних лісів Східноєвропейської (Русько-Української) рівнини, а також екогенетично до них наближені підбури (ґрунти помірно холодного сибірського низько- і середньогір’я). Деякі західноєвропейські ґрунтознавці схильні віднести до буроземоподібних ґрунтів і сірі опідзолені ґрунти Лісостепу (які все ж мають свої ідентифікаційні ознаки — див. розд. 15). Розглядається також і певна морфогенетична (за забарвленням, підвищеною оглиненістю, щоправда, нейтральна за реакцією) наближеність до буроземів коричневих ґрунтів сухих субтропіків (зокрема, на Південному узбережжі Криму, де вони чітко межують з буроземами, і в середньогір’ї Тянь-Шаню) та жовтоземів вологих субтропіків Ленкорані та Колхіди (Абхазія, Мегрелія), які також межують з буроземами (є такими ж кислими, але більш оглиненими, ніж буроземи).

Бурі лісові ґрунти разом з дерново-буроземними кислими ґрунтами займають в Українських Карпатах 1,9 млн га, з яких під лісом 1,5 млн. га і під сільськогосподарськими угіддями — 314 тис. га. Підзолисто-буроземні поверхнево-оглеєні ґрунти (Закарпатське передгір’я, Тур’є-Боржавська депресія, розширені ділянки долин гірських річок, найвищі топопозиції Передкарпатської височини) займають 90,6 тис. га сільськогосподарських угідь (в тому числі ріллі 40 тис. га). У Передкарпатті 193,7 тис. га (в тому числу ріллі 147,8 тис. га) займають також бурувато-підзолисті поверхнево-оглеєні ґрунти, а в Притисенській низовині поширені лучно-буро­земні кислі оглеєні ґрунти, з яких 101,7 тис. га використовується в сільськогосподарському виробництві (в тому числі ріллі 39,3 тис. га). У Криму буроземи поширені в лісовій зоні головної та другої гряди Кримських гір вище від 300 м над рівнем моря на північних схилах і вище від 400 – 600 м — на південних. Їх площа дорівнює 42,1 тис. га, в тому під сільськогосподарськими угіддями 20,8 тис. га (з них ріллі — 10,1 тис. га). Усього в Україні налічується різних видів буроземів під сільськогосподарськими угіддями 728 тис. га. Практично всі вони уражені ерозією.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. БУФЕРНІСТЬ ГРУНТУ

 

           2.1.Загальні положення, дефініція, термінологія

 

         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.

        Теоретичні основи буферності грунтів:

• кожен тип ґрунту по різному реагує на зовнішні впливи:
• його буферна здатність – визначає функціональну стійкість
• саме цю стійкість ми даємо у балах, тобто у кількісних показниках

         Принцип термодинамічної стійкості Гібса-Ле-Шатель’є  зовнішні навантаження, що зрушують ґрунтове середовище з відносно урівноваженого стану, водночас стимулюють процеси, які послаблюють результати цих впливів.

       Стійкість ґрунту ‑ здатність зберігати свою внутрішню структуру та режими функціонування за різних умов зовнішніх впливів і навантажень.
       Стійкість ґрунтів слід оцінювати не взагалі, а в першу чергу, за відношенням до окремих елементів родючості, як найбільш динамічних структурно-функціональних ґрунтових компонентів, що включаються в біологічний кругообіг.

Стійкість грунту:
          Структурна - в широкому розумінні – сукупність його елементів (ланок, блоків), стійких зв’язків між ними, що визначають його властивості і забезпечують цілісність ґрунтової системи, збереження її основних функцій при взаємодії із зовнішнім середовищем
          Функціональна – здатність ґрунту виконувати роботу (функцію).

Буферність ґрунту є характеристикою його функціональної стійкості.

Види буферності:

Кислотно-основна

Фосфатна

Калійна

Азотна

Гідробуферність

Буферність відносно мікроелементів і ін.

Дефеніція буферності:

      Буферність ґрунту - та частка внутрішнього енергетичного потенціалу ґрунту, з якою пов’язані процеси мобілізації і іммобілізації елементів родючості.

        Буферність ґрунту та її оціночні показники відображають складний комплекс властивостей і процесів, які відбуваються у ґрунті.

       Серед інших видів буферності саме кислотно-основна буферність проявляє поліфункціональний вплив на родючість ґрунтів та їх АЕСтан.
       Це обумовлено тим, що реакція ґрунтового розчину (актуальна кислотність і лужність) прямо пов’язана з перебігом у ґрунтах реакцій гідролізу, нейтралізації; процесами сорбції-десорбції; біохімічних реакцій; життєдіяльності мікроорганізмів ґрунту та кореневої системи рослин тощо.

Головним завданням методології є діагностика стану ґрунтового покриву за конкретним елементом родючості; оцінка якості земельно-ресурсного потенціалу; розрахунок оптимальних і допустимих рівнів агротехнологічних навантажень;прогнозування строків післядії  цих навантажень.

Нормативні документи

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

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

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

4. НД 33-5.5-16-2005 “Інструкція з проведення кислотної зйомки на осушуваних землях України”.

      Буферні механізми грунту - це механізми функціональної стійкості ґрунту, які забезпечують його здатність чинити опір зовнішнім навантаженням і зберігати основні функції завдяки фізичним, хімічним, фізико-хімічним, біологічним та іншім властивостям.

До рН буферних механізмів відносяться:

- колоїдний комплекс;

- структурно-агрегативний;

- біологічний (мікроорганізми, коренева система рослин, мезофауна – дощеві черв’яки, комахи);

-кислотно-основний (відношення до нейтралізації протонів Н⁺  та гідроксонів ОН^-)

Функціювання буферних механізмів:

- приєднання і віддача протонів колоїдним комплексом ґрунту

- утворення – розчинення легко вивітрювальних мінералів;

- перетворення полімерів гідрооксидів алюмінію і або алюмінієвих гідроксокомплексів;

- утворення – декомплексація органо-металічних сполук;

- карбонатно-кальцієва система “СаСО₃ – Са(НСО₃)₂ – СО₂” 

         Буферна ємність грунту визначається відхиленням кривої буферності ґрунту від кривої безбуферного субстрату.  Чим більше БЄ, тим важче нейтралізувати його активну кислотність і лужність, тобто тим більше потрібно хімічного меліоранту для усунення несприятливої для росту і розвитку рослин реакції ґрунтового середовища. Значення БЄ зростає із зростанням рН-буферної здатності ґрунту.

      Показники буферної ємності в лужному (у балах)  БЄ_л, або позитивному (імобілізаційному) чи кислотному  БЄ_к, або негативному (мобілізаційному) інтервалах кривих зміни рН ґрунту визначають за формулами:

БЄл = (Sл : Sзаг.ст.) х 100

    БЄк = (Sк : Sзаг.ст.) х 100

        Оціночний критерій який замінює загальноприйняті показники з якими він корелює і які його обумовлюють.  Це відомі агрохімічні показники  гідролітична та обмінна кислотність, вміст обмінних основ і ступень насиченості ґрунту основами, вміст карбонатів, вміст рухомих полуторних окислів алюмінію та заліза, вміст гумусу.

       Коефіцієнт буферної асиметрії - співвідношення між різницею та сумою буферної ємності в лужному і кислотному інтервалах:

 КБА = (БЄл – БЄк)  : (БЄл + БЄк)

         Актуальність та перспективність досліджень з вивчення буферних властивостей ґрунтів полягає у тому, що вони дозволяють:
суттєво підвищити якість земельно-оціночних робіт;
здійснювати нормативне прогнозування і цілеспрямовану еволюцію ґрунтів в умовах можливого виникнення екстремальних погодних умов;
оптимізувати землеробські і меліоративні заходи впливу на ґрунти і ґрунтовий покрив.
         Отримані знання про закономірності функціонування буферних ґрунтових механізмів є основою надійної методологічної бази ефективного і екологічно безпечного управління родючістю і еволюцією грунтів.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. МЕТОД ВИЗНАЧЕННЯ. ДСТУ КОНКРЕТНОЇ БУФЕРНОСТІ. ЗАСТОСУВАННЯ      КОМП’ЮТЕРНОЇ ПРОГРАМИ «БУФЕРНІСТЬ»

Методика виконання вимірювань (далі МВВ) фосфат-буферності ґрунту, яка призначена для визначення ступеня стійкості рухомих форм фосфору в ґрунті. Методика придатна для всіх типів ґрунтів.

МВВ призначена для використання в аналітичних (вимірювальних) підрозділах наукових установ, підприємств та організацій Української академії аграрних наук.

1. Нормативні посилання

ГОСТ 17.4.3.01–83 Охрана природы. Почвы. Общие требования к отбору проб.

ГОСТ 334-73 Бумага масштабно-координатная. Технические условия

ГОСТ 1770-74 Посуда мерная лабораторная стеклянная. Цилиндры, мензурки, колбы, пробирки. Технические условия

ГОСТ 4234-77 Калий хлористый. Технические условия

ГОСТ 6709-72 Вода дистиллированная. Технические условия

ГОСТ 12026-76 Бумага фильтровальная лабораторная. Технические условия

ГОСТ 24104-2001 Весы лабораторные. Общие технические требования

ГОСТ 25336-82 Посуда и оборудование лабораторные стеклянные. Типы, основные параметры и размеры

ГОСТ 29169-91 Посуда лабораторная стеклянная. Пипетки с одной меткой

ГОСТ 29251-91 Посуда лабораторная стеклянная. Бюретки. Часть І. Общие требования

ГОСТ 29269 - 91 Почвы. Общие требования к проведению анализов

2. Норми похибки вимірювань

МВВ забезпечує виконання вимірювань фосфат-буферності ґрунту з відносною похибкою , значення якої дорівнює + 14,5 % (15 %).

3. Засоби вимірювальної техніки, реактиви, хімічний посуд, матеріали та устаткування

3.1 Засоби вимірювальної техніки

3.1.1 Терези з похибкою не більше 10 мг за ГОСТ 24104

3.1.2 Терези з похибкою не більше 0,4 мг за ГОСТ 24104

3.1.3 Фотоколориметр

3.1.4 Мірні колби на 50 см³, 100 см³, 1 дм³ 2 класу за ГОСТ 1770

3.1.5 Піпетки на 2 см³, 10 см³, 25 см³, 50 см³ за ГОСТ 29169

3.1.6 Бюретка на 50 см³ за ГОСТ 29251

3.1.7 Циліндр на 25 см³, 500 см³ за ГОСТ 1770

Примітка. Засоби вимірювальної техніки повинні бути повірені органами Держстандарту України.

3.2 Реактиви

           3.2.1  Шестиводний хлористий кальцій

           3.2.2 Однозаміщений фосфорнокислих калій

           3.2.3 Вода дистильована за ГОСТ 6709

           3.2.4 Двохлористе олово двоводне

           3.2.5 Монофосфат кальцію

3.2.6 Молібденовокислий амоній чотириводний

3.2.7 Кислота сірчана

3.2.8 Кислота соляна

3.3 Матеріали та устаткування

3.3.1 Струшувач

3.3.2 Фільтри прості, обеззолені, “синя смужка” за ГОСТ 12026

3.3.3 Папір масштабно-координатний за ГОСТ 334

3.4 Хімічний посуд

3.4.1 Конічні колби на 200 см³, 1 дм³ за ГОСТ 1770

3.4.2 Лійки діаметром 7 см за ГОСТ 25336

3.4.3 Термостійка колба на 50 см³, 100 см³, 1 дм³

3.4.4 Склянка темного скла з притертою пробкою

4. Метод вимірювань

Метод ґрунтується на вимірюванні зміни вмісту фосфору в водній фазі ґрунтової суспензії, визначеного як рР (обернений логарифм активності фосфору) внаслідок додавання серії визначених доз фосфору. Результати оформлюють графічно у вигляді залежності рР ‑ дози добавки. Характеристики одержаної кривої є характеристиками фосфат-буферності ґрунту.

За цим методом буферність ґрунту розглядається відносно порівняльного малобуферного субстрату, наприклад, кварцового піску. Графік залежності
рР = f (Д) для кварцового піску і ґрунту див. на рисунку А.1.

 

5. Вимоги безпеки

При виконанні вимірювань необхідно дотримуватися таких вимог безпеки:

- до роботи допускаються особи, які засвоїли правила роботи в хімічній лабораторії;

- при виконанні вимірювань з використанням фотоколориметра дотримуються правил безпеки;

- лабораторія повинна бути оснащена засобами з техніки безпеки, протипожежного захисту та засобами вентиляції.

Обов’язковим є ознайомлення з такими інструкціями:

- загальні правила техніки безпеки при хімічній лабораторії;

- правила пожежної безпеки;

- інструкція з надання допомоги при нещасних випадках.

6. Вимоги до кваліфікації операторів

До виконання вимірювань та обробки їх результатів допускають хіміків-аналітиків, які мають стаж роботи в хімічній лабораторії не менше одного року, засвоїли дану методику виконання вимірювань.

 

7. Умови виконання вимірювань

При виконанні вимірювань дотримуються таких умов:

- приготування розчинів і підготовку проб до вимірювань проводять при температурі оточуючого повітря не нижче 20 ⁰С  і не вище за 25⁰С;

- виконання вимірювань проводять в умовах, що рекомендуються технічною документацією до приладу.

8. Підготовка до виконання вимірювань

8.1 Приготування розчинів

8.1.1 Приготування маточного розчину однозаміщеного фосфорно­кислого калію

Беруть наважку масою 0,1917 г солі однозаміщеного фосфорнокислого калію на терезах (п. 3.1.1), переносять в конічну колбу місткістю 1 дм³, розчиняють у 200–400 см³ дистильованої води, перемішують, доводять дистильованою водою до позначки, пеермішують.

8.1.2 Приготування робочого розчину однозаміщеного фосфорнокислого калію

20 мл маточного розчину однозаміщеного фосфорнокислого калію, приготовленого за п. 8.1.1 поміщають в колбу на 1000 см³, розбавляють дистильованою водою до половини, перемішують, доводять дистильованою водою до позначки і перемішують.

8.1.3 Приготування калібрувальних розчинів однозаміщеного фосфорнокислого калію

Готують серію з 15 калібрувальних розчинів однозаміщеного фосфорнокислого калію (перший розчин – нульовий). У мірні колби на 50 см³ переносять з бюретки об’єми робочого розчину однозаміщеного фосфорнокислого калію, приготовленого за п. 8.1.2, за схемою, яка наведена в таблиці 1.

Таблиця 1

Добавки КН2РО4, мл
0	1,0	2,5	5,0	7,5	10,0	12,5	15,0	17,5	20,0	22,5	25,0	27,5	30,0	35,0

 

8.1.4 Приготування розчину хлористого кальцію шестиводного з молярною концентрацією 0,01 моль/дм³

Беруть наважку масою 2,19 г солі хлористого кальцію шестиводного на терезах, переносять в мірну колбу місткістю 1 дм³ і розчиняють у 200–400 см³ дистильованої води. Цей розчин доводять дистильованою водою до позначки та перемішують.

8.1.5 Приготування насиченого розчину монофосфату кальцію двоводного.

Беруть наважку масою 20,0 г солі монофосфату кальцію двоводного на терезах, переносять в конічну колбу місткістю 1 дм³ і розчиняють у 200–250 см³ дистильованої води без нагрівання, фільтрують.

8.1.6 Приготування робочого розчину хлористого кальцію шестиводного з молярною концентрацією 0,01 моль/дм³, що містить фосфор у вигляді монофосфату кальцію одноводного.

Піпеткою на 2 см³ відбирають 2 см³ насиченого розчину монофосфату кальцію одноводного, приготовленого за п. 8.1.5, поміщають у мірну колбу на 1 дм³, доводять до позначки розчином хлористого кальцію шестиводного молярною концентрацією 0,01 моль/дм³, приготовленим за п. 8.1.4, перемішують. Цей розчин використовують для контролю вмісту фосфору.

8.1.7 Приготування серії робочих розчинів монофосфату кальцію одноводного зростаючих концентрацій у розчині хлористого кальцію шестиводного з молярною концентрацією 0,01 моль/дм³.

Для приготування серії зростаючих концентрацій монофосфату кальцію двоводного у мірні колби на 1 дм³ беруть піпеткою об’єми (мл) насиченого розчину монофосфату кальцію двоводного, приготовленого за п. 8.1.5, виходячи з його концентрації у насиченому розчині, за схемою, яка вказана в таблиці 2. Доводять розчином хлористого кальцію шестиводного молярною концентрацією 0,01 моль/дм³, приготовленим за п. 8.1.4, до позначки, перемішують. Концентрації робочих розчинів контролюють для кожної серії аналізів.

 

 

Таблиця 2

№ колби	1	2	3	4	5	6	7
Концентрація Са(Н2РО4)2 у контрольних розчинах, n∙10-4 моль/л	0	1,6	3,4	7,0	10,0	15,0	20,0

 

8.1.8 Приготування розчину молібденовокислого амонію чотириводного в розчині 10 н сірчаної кислоти

8.1.8.1 Приготування розчину 10 н сірчаної кислоти

Циліндром на 500 см³ відміряють 500 см³ дистильованої води, переносять у колбу на 1 дм³, і дуже обережно вливають в неї при перемішуванні 280 см³ сірчаної кислоти щільністю 1,84. Розчинення сірчаної кислоти супроводжується розігріванням, тому колбу ставлять на азбест. Розчин залишають охолоджуватися до кімнатної температури.

8.1.8.2 Приготування водного розчину молібденовокислого амонію чотириводного

Беруть наважку масою 25 г хімічно чистого молібденовокислого амонію чотириводного на терезах, переносять у конічну колбу місткістю 1 дм³ і розчиняють у 200 см³ дистильованої води, підігрітої до 60 ^оС. Якщо в розчині є механічні домішки, фільтрують через щільний обеззолений фільтр „синя смужка”. Одержаний розчин охолоджують до кімнатної температури.

8.1.8.3 Приготування розчину молібденовокислого амонію чотиривод­ного в розчині 10 н сірчаної кислоти

Приготовлений водний розчин молібденовокислого амонію чотириводного (п. 8.1.8.2) приливають в розчин сірчаної кислоти, приготовлений за п. 8.1.8.1 невеликими порціями при постійному перемішуванні. після охолодження до кімнатної температури доводять загальний об’єм розчину дистильованою водою до 1 дм³, перемішують і переливають у склянку темного скла з притертою пробкою. Розчин стійкий і може зберігатися тривалий час.

8.1.9 Приготування розчину двохлористого олова двоводного

Циліндром на 25 см³ відміряють 24 см³ соляної кислоти щільністю 1,19 і переносять у термостійку колбу на 100 см³. Беруть наважку масою 0,125 г солі двохлористого олова двоводного на терезах та розчиняють при нагріванні в 5,0 см³ 10 % розчину соляної кислоти в мірній колбі на 50 см³. Розчинення двохлористого олова двоводного йде повільно при нагріванні на водяній бані. В роботі слід користуватися свіжоприготовленим розчином.

8.2 Підготовка фотоколориметра до вимірювань

Підготовку фотоколориметра до вимірювань проводять відповідно до інструкції з експлуатації.

8.3 Відбір проб

Відбір проб ґрунту та кварцового піску виконують згідно з ГОСТ 17.4.3.01. Проби ґрунту та кварцового піску відбирають у паперові пакети та полотняні мішечки. Маса проби повинна бути не менше 1 кг.

8.4 Пробопідготовка

Пробу ґрунту в лабораторії розсипають на папері чи кальці і розминають товкачиком великі грудки. Потім вибирають включення ‑ корені рослин, камінці та інші механічні домішки. Ґрунт розтирають у ступці товкачиком і просівають через сито з діаметром отворів 1 мм. З просіяної проби відбирають представницьку пробу масою не менше 100 г.

На терезах (п. 3.1.1) беруть 7 наважок підготовленого до аналізу ґрунту по 5 г кожний. Наважки вміщують у конічні колби місткістю 200 см³ і заливають кожну 50 см³ робочого розчину, приготовленого за п. 8.1.7. Суспензії збовтують протягом однієї години на струшувачі (п. 3.3.1) і фільтрують через фільтр “синя смужка”.

Відміряють об’єми фільтрату, вказані в таблиці 3, поміщають у мірні колби на 50 см³, приливають 30-40 см³ дистильованої води, приливають 2 см³ розчину молібденовокислого амонію чотириводного в 10 н розчині сірчаної кислоти, приготовленого за п. 8.1.8.3, перемішують. Розчини доводять до позначки дистильованою водою. Приливають 3 краплі двохлористого олова водного, перемішують. Через 10 хвилин визначають фосфор колориметрично.

 

 

Таблиця 3

№ колби	1	2	3	4	5	6	7
Об’єм фільтрату, мл	25,0	3,8	1,8	0,9	0,6	0,4	0,3

 

Аналогічно визначають фосфор калібрувальних розчинів КН₂РО₄.

Одночасно готують пробу кварцового піску з урахуванням усіх операцій пробопідготовки.

9. Виконання вимірювань

В пробі ґрунту та кварцового піску вимірюють вміст фосфору на фотоколориметрі. Результатом вимірювання є середнє арифметичне з результатів трьох паралельних вимірювань.

10. Обробка та оформлення результатів вимірювань

Калібрувальний графік викреслюють на масштабно-координатному папері. На осі абсцис, вправо від осі ординат, відкладають добавки фосфору. На осі ординат відкладають відповідні внесеним фосфатам величини оптичної щільності калібрувальних розчинів фосфору. Проводять пряму лінію через точки перетину перпендикулярів відносно осі абсцис та осі ординат. Теоретично всі точки повинні знаходитися на прямій лінії.

Розрахунки з визначення фосфат-буферності ґрунту проводять наступним чином. Визначивши на фотоколориметрі оптичну щільність аналізуємого розчину, знаходять на осі ординат точку, яка відповідає даному значенню оптичної щільності. Проводять з неї лінію, паралельну осі абсцис до перетину з калібрувальною лінією і опускають з цієї точки перпендикуляр на вісь абсцис. По точці перетину перпендикуляра з цією віссю визначають концентрацію фосфору в даному розчині.

Визначають показник рР (від’ємний логарифм концентрації іонів фосфору в розчині рР= -‑ lq С_Р). Значення обчислюють з точністю до двох знаків після коми.

Буферні властивості грунту оцінюються за такими показниками як буферна ємність позитивного крила (БЄ_ПК) та буферна ємність негативного крила (БЄ_НК). Буферна ємність визначається ваговим методом в балах або за допомогою комп’ютерних програм, які спроможні будувати графіки.

Визначення буферної ємності ваговим методом виконують таким чином. На масштабно-координатному папері будують графік, де на вісь абсцис вправо від осі ординат наносять добавки фосфору в молях на літр (моль/л), а вліво – кількість екстрагованого фосфору “нульовим“ розчином кальцію хлористого шестиводного, якщо такий фосфор наявний. На осі ординат відкладають відповідні внесеному фосфору значення рР. Масштаб 1 см дорівнює 1 моль/л. Будують криву зміни рР малобуферного субстрату відповідно добавкам фосфору. Визначають стандартну площу буферності, яка відповідає 100 балам. Для цього на графік наносять пряму, паралельну осі абсцис, яка проходить через точку умовного перетину кривої зміни рР безбуферного субстрату (кварцовий пісок) і осі ординат. Площину, яка утворилася між кривою зміни показника рР малобуферного субстрату та прямою паралельною осі абсцис вирізають і зважують на терезах (п. 3.1.2). Одержана вага (Sст.) пропорційна площі вирізаного фрагменту. Аналогічно визначають вагу площини між кривою зміни рР малобуферного субстрату і кривою зміни рР ґрунту (S). Площа, яка утворюється між кривими зміни рР малобуферного субстрату і ґрунту, складає в балах відповідну частку від стандартної і являє собою показник буферної ємності, який обчислюють за формулою:

 

      (1)

 

 

 

 

 

 

 

 

ДСТУ

 

1. Якість грунту. Відбирання проб: ДСТУ 4287:2004. – [Чинний від 2005-07-01]. – К.: Держспоживстандарт України, 2005. – 10 с.
2. Якість грунту. Визначання вмісту карбонатів. Об’ємний метод: ДСТУ ISO 10693-2001. – [Чинний від 2003-07-01]. – К.: Держспоживстандарт України, 2003. – 12 с.
3. Якість грунту. Методи визначення органічної речовини: ДСТУ 4289:2004. – [Чинний від 2005-07-01]. – К.: Держспоживстандарт України, 2005. – 14 с.
4. Якість грунту. Метод визначання кислотно-основної буферності ґрунту: ДСТУ 4456:2005. – [Чинний від 2006-10-01]. – К.: Держспоживстандарт України, 2006. – 16 с.
5. Якість грунту. Метод визначання калій-буферності ґрунту: ДСТУ 4375:2005. – [Чинний від 2006-04-01]. – К.: Держспоживстандарт України, 2006. – 14 с.
6. Якість грунту. Визначання фосфат-буферності грунту: ДСТУ 4724:2007. – [Чинний від 2008-01-01]. – К.: Держспоживстандарт України, 2008. – 14 с.
7. 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.
8. Почвы. Метод определения обменной кислотности: ГОСТ 26484-85. – [Введён в действие 01.07.86]. – М.: Государственный комитет СССР по стандартам, 1985. – 4 с.
9. Грунты тепличные. Метод определение рН водной суспензии: ГОСТ 27753.3-88. ‑ [ Введен в действие 01.01.90]. – М.: Государственный комитет СССР по стандартам, 1989. – 4 с.

 

 

 

Комп’ютерна програма “Buffer”
з визначення оціночних  показників кислотно-основної, фосфатної і калійної буферностей

 

 

 

4. ОЦІНКА КОНКРЕТНОЇ БУФЕРНОЇ ЗДАТНОСТІ ГРУНТУ

4.1.Графіки буферності (конкретної) ґрунту, без навантаження і з навантаженням.

1. Фосфат-буфернiсть: Бурозем опідзолений глеюватий 0-10см.

Вхiднi та розрахунковi данi: (х*10^(-4) моль/100г; P2O5 мг/100г; Сp мг/100г; Сp,n*10^(-4) моль/100г; pP; delta Cp,n*10^(-4) моль/100г; КБЗ)

1) 0  0.176  0.077  0.025  5.606;

2) 1.6   4.05  1.766  0.570  4.244  0.545  2.937;

3) 3.4  12.88  5.616  1.812  3.742  1.787  1.903;

4) 7  37.77  16.468 5.312  3.275  5.287  1.324;

5) 10  48.99  21.360 6.890  3.162  6.865  1.457;

6) 15   70  30.520 9.845  3.007  9.820  1.527;

7) 20 107.99 47.084 15.188 2.818  15.164 1.319;

Показники буферності:

БЕп =7.973

БЕн =0.118

КБА =0.971

ПЗОБп =0.232

ПЗОБн =0.003

ПЗОБз =0.236

 

Результат розрахунку оптимальних доз Р2О5 (кг/га) при внесенні.

 

під суцiльну оранку:0

під культивацiю:0

за локального окультурювання:0

 

Графiчна модель фосфат-буферності:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.Фосфат-буфернiсть:  Бурозем опідзолений глеюватий 15-25см.

Вхiднi та розрахунковi данi: (х*10^(-4) моль/100г; P2O5 мг/100г; Сp мг/100г; Сp,n*10^(-4) моль/100г; pP; delta Cp,n*10^(-4) моль/100г; КБЗ)

1) 0 0.208  0.091  0.029  5.534;

2) 1.6   5.73  2.498  0.806  4.094  0.777  2.060;

3) 3.4  11.99  5.228  1.686  3.773  1.657  2.052;

4) 7 39.77  17.340 5.593  3.252  5.564  1.258;

5) 10  50.33  21.944 7.079  3.150  7.049  1.419;

6) 15   77  33.572 10.830 2.965  10.800 1.389;

7) 20 123.33 53.772 17.346 2.761  17.317 1.155;

 

Показники буферності:

БЕп =6.49

БЕн =0.177

КБА =0.947

ПЗОБп =0.345

ПЗОБн =0.009

ПЗОБз =0.354

 

Результат розрахунку оптимальних доз Р2О5 (кг/га) при внесенні.

 

під суцiльну оранку:0

під культивацiю:0

за локального окультурювання:0

 

 

Графiчна модель фосфат-буферності:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.Фосфат-буфернiсть:  Бурозем опідзолений глеюватий 30-40см.

Вхiднi та розрахунковi данi: (х*10^(-4) моль/100г; P2O5 мг/100г; Сp мг/100г; Сp,n*10^(-4) моль/100г; pP; delta Cp,n*10^(-4) моль/100г; КБЗ)

1) 0 0.136  0.059  0.019  5.718;

2) 1.6   2.21  0.964  0.311  4.507  0.292  5.485;

3) 3.4    6.22  2.712  0.875  4.058  0.856  3.973;

4) 7   21.55 9.396  3.031  3.518  3.012  2.324;

5) 10   33.66 14.676 4.734  3.325  4.715  2.121;

6) 15     58  25.288 8.157  3.088  8.138  1.843;

7) 20  94.66  41.272 13.313 2.876  13.294 1.504;

 

Показники буферності:

БЕп =15.262

БЕн =0.045

КБА =0.994

ПЗОБп =0.089

ПЗОБн =0

ПЗОБз =0.089

 

Результат розрахунку оптимальних доз Р2О5 (кг/га) при внесенні.

 

під суцiльну оранку:0

під культивацiю:0

за локального окультурювання:0

 

 

Графiчна модель фосфат-буферності:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4.Фосфат-буфернiсть:  Бурозем опідзолений глеюватий 100-120см.

Вхiднi та розрахунковi данi: (х*10^(-4) моль/100г; P2O5 мг/100г; Сp мг/100г; Сp,n*10^(-4) моль/100г; pP; delta Cp,n*10^(-4) моль/100г; КБЗ)

1) 0 0.136  0.059  0.019  5.718;

2) 1.6   0.89  0.388  0.125  4.902  0.106  15.088;

3) 3.4   3.33  1.452  0.468  4.329  0.449  7.569;

4) 7   10.88 4.744  1.530  3.815  1.511  4.632;

5) 10    27.99 12.204 3.937  3.405  3.918  2.553;

6) 15   39.5  17.222 5.555  3.255  5.536  2.709;

7) 20  79.99  34.876 11.250 2.949  11.231 1.781;

 

Показники буферності:

БЕп =23.713

БЕн =0.037

КБА =0.997

ПЗОБп =0.074

ПЗОБн =0

ПЗОБз =0.074

 

Результат розрахунку оптимальних доз Р2О5 (кг/га) при внесенні.

 

під суцiльну оранку:0

під культивацiю:0

за локального окультурювання:0

 

 

Графiчна модель фосфат-буферності:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4.2.Оціночні показники буферності.  Складання таблиці з показників буферності

Здатність ґрунту підтримувати рівноважний стан рухомих фосфатів у ґрунтовому розчині на певному рівні під впливом процесів сорбції-десорбції грунтових фосфатів, антропогенних навантажень (внесення органічних та мінеральних добрив), виносу фосфорних сполук з урожаєм визначається фосфат-буферністю грунтів. Ефективність функціонування фосфат-буферності ґрунтів, а відтак, і їх здатність постачати рослинам фосфатні аніони та інші фосфорні сполуки, забезпечується відповідними буферними механізмами під впливом життєдіяльності рослин та факторів зовнішнього середовища.

Рухомість фосфатних іонів і їх перехід із твердої фази в рідку залежить від показника рН ґрунтового середовища, вмісту органічної речовини, кількості вологи та її пересування у ґрунті, температури ґрунту та інших його властивостей. В роботі показано, що високі норми фосфорних добрив при застосуванні органо-мінеральної системи удобрення сприяють міграції фосфору по профілю ґрунту. При цьому чітко простежується іммобілізація фосфору в ґрунті, через надлишкову кількість внесеного фосфору.

Процеси іммобілізації  мобілізації та відповідно рухомість фосфору залежать від функціонування фосфат-буферних грунтових механізмів. Тому, наша задача полягає у створенні таких фосфат-буферних механізмів, які максимально сприяють розвитку культурного ґрунтотворного процесу в напрямку поліпшення мобілізації фосфору.

До факторів, які безпосередньо впливають на закріплення фосфору ґрунтом, відносяться материнські породи та органічна речовина ґрунту. У кислих дерново-підзолистих ґрунтах фосфор переходить у важкорозчинні форми переважно за рахунок його зв’язування залізом та алюмінієм. Серед мобілізаційних факторів провідне значення має рослинний. Наприклад відомо, що рослини за рахунок кислих кореневих виділень, які містять лимонну, яблучну та інші органічні кислоти, здатні розчинювати ґрунтові фосфати і використовувати звільнений фосфор для власного живлення.

Величину і темпи виснаження або збагачення фосфатного потенціалу ґрунтів можна оцінити із використанням методологічних засад буферної здатності ґрунтів. Окрім цього, „буферна” діагностика ґрунтів дозволяє завчасно передбачувати очікувану ефективність від застосування різних способів та нормативів удобрення, хімічної, водної та інших меліорацій ґрунтів, не допускаючи екологічних ризиків та уникаючи кризових ситуацій.

Враховуючи вищезазначене, предметом наших досліджень було визначення ефективності функціонування фосфатної функції у грунтових системах за графічними моделями фосфат-буферності, які відображають процеси закріплення-фіксації, депонування, акумуляції, поглинання фосфатів тощо.

Аналогічно іншим трофним функціям, фосфатна найефективніше діагностується і оптимізується на основі графічної моделі буферності ґрунту відносно фосфору. Графіки фосфат-буферності здатності ґрунтів отримують за розробленим нами ДСТУ 4724 .

За допомогою цих графіків оцінюють рівень функціонування фосфатної функції ґрунту за відхиленням кривої фосфат-буферності від кривої зміни значень від’ємного логарифму концентрації фосфору (рР) у безбуферному субстраті (кварцовий пісок) у залежності від фосфатних навантажень.

Добавки фосфору, моль∙10^-4/100 г ґрунту

                  безбуферний субстрат (пісок)

       крива буферності ґрунту

АБВ – стандартна площа буферної ємності (100 балів);

ГД – оптимальний інтервал значень рР;  ВТ – відображувальна точка

Рис. 6.4. Загальний вигляд графічної моделі фосфат-буферності ґрунтів

Графічні моделі фосфат-буферності, як і моделі рН-буферності, дозволяють отримати цілу низку буферних показників, за допомогою яких здійснюють діагностику, оптимізацію та прогноз фосфатного стану досліджуваного ґрунту. До них відносяться: буферна ємність в позитивному крилі – БЄп, у балах; буферна ємність у від’ємному (негативному) крилі – БЄн, у балах; коефіцієнт буферної асиметрії – КБА: загальний оціночний показник буферності – ЗОПБ, у балах. Важливе значення щодо оцінки агроекологічного стану за фосфатною функцією ґрунтів має місцезнаходження відображувальної точки на осі ординат наведеного графіку. ВТ дорівнює від’ємному десятковому логарифму активності фосфору і характеризує вихідну концентрацію рухомого фосфору в грунті. При цьому чим більше її числове значення, тим нижче концентрація рухомого фосфору у грунті.

За показником концентрації фосфатних іонів у ґрунтовому розчині оцінюють фосфатний стан ґрунту, що діагностується. Крім цього, за величиною відстані ВТ до нижньої межі оптимального інтервалу кривої буферності встановлюють рівень виснаженості ґрунту на фосфор (дефіцит фосфатного живлення рослин).

        Графічні моделі фосфат-буферності і показники її буферності дозволяють прослідкувати ці процеси у динаміці під впливом зростаючих навантажень. Відповідно до вищевикладеного, нами запропоновано здійснювати діагностику і прогноз фосфатного стану досліджуваного ґрунту, визначати дози фосфатних добрив у відповідності до оптимальних параметрів кожного конкретного ґрунту та потреб у фосфорі сільськогосподарських культур за графічними моделями фосфат-буферності.

Використання кривих фосфат-буферної здатності грунтів замість констант добутку їх розчинності дає об’єктивнішу оцінку фосфатного стану грунтів при різних зовнішніх навантаженнях, хоча сама хімічна і фізико-хімічна природа трансформації фосфатних сполук у ґрунтовому середовищі залишається невизначеною.

 

Таблиця. Показники буферності

Горизонт, см	рР	Показники буферності
		БЕн	БЕп	КБА	ЗОПБ
0-10 15-25 30-40 100-120	5,6 5,5 5,7 5,7	0,118 0,177 0,045 0,037	7,973 6,49 15,262 23,713	0,971 0,947 0,994 0,997	0,234 0,353 0,09 0,071

 

Оцінка рівня забезпеченості рухомими фосфатами, яку здійснено традиційними методами агрохімічних досліджень, свідчить про їх забезпеченість відповідно, на високому і середньому рівнях.

         Факт розбіжності цієї оцінки за показниками буферності і за визначенням рухомих форм фосфатів агрохімічними методами можна пояснити тим, що за останніми у цих ґрунтах не завжди вдається точно визначити фактичний рівень фосфорного забезпечення.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4.3.Інтерпретація отриманих даних або власно оцінка буферної здатності ґрунту

Оцінка фосфатної функції бурозему опідзоленого глеюватого окультуреного, які було здійснено у різних горизонтах цього ґрунту, засвідчила про її послаблення за глибиною профілю.

 Найбільш ефективно фосфатна функція у цьому ґрунті працює у верхньому шарі ґрунту, а в окультуреному горизонті, з поглибленням генетичних горизонтів, її ефективність погіршується. Про це свідчить і різке зниження загального оціночного показника буферності, підвищення КБА та менше значення БЄп і більше значення БЄн у порівнянні з іншими горизонтами.

Отримані результати свідчать про те, що процес окультурення досліджуваного ґрунту, який особливо помітний у його верхньому горизонті, позитивно впливає на фосфатний режим.

Вивчення ефективності функціонування фосфорного режиму за умов створення просторової неоднорідності при локальному окультуренні ґрунту також свідчить про те, що антропогенний ґрунтотворний процес, який відбувається у локальних осередках, сприяє поліпшенню фосфатної функції досліджуваного ґрунту.

У шарі грунту 30-40см. та 100-120см. значно підвищується рухомість фосфору, про що свідчить показник активності фосфору, який становить 5,7. У порівнянні з іншими шарами ґрунту, в них значно більший і загальний оціночний показник фосфат-буферності (приблизно 0,1). Коефіцієнт буферної асиметрії в усіх шарах приблизно однаковий, це свідчить про підвищення рівня саморегуляції процесів іммобілізації-мобілізації фосфатних іонів у напрямку поліпшення саме мобілізаційної функції. Останнє є особливо важливим у плані забезпечення вегетуючих рослин рухомими фосфатами.

Оціночні показники фосфат-буферної здатності окремих видів грунтів наведено в монографії Р.С. Трускавецького.

       Про низьку мобілізаційну здатність відносно фосфору бурозему опідзоленого глеюватого свідчить невелика ємність цих грунтів у негативному плечі (БЄн від 0,037 до 0,177).   Процес іммобілізації-мобілізації у цих грунтах чітко здвигнутий вліво, про що свідчить наближення КБА до одиниці. Тому-то на цих ґрунтах часто неможливо досягти ефективної дії фосфорних добрив.

       Застосування фосфорних добрив є одним із головних факторів підвищення родючості грунтів, стабілізації їх екологічного стану, а відтак, і підвищення урожайності сільськогосподарських культур. Одним з лімітуючих факторів родючості ґрунтів різних типів є дефіцит фосфору. Висока ціна суперфосфату – основного фосфорного добрива, що склалася у державі останнім часом, не дозволяє сільгоспвиробникам придбати його у необхідній кількості. Значно дешевшим за суперфосфат є фосфоритне борошно, яке може успішно використовуватись у сільськогосподарському виробництві.

До теперішнього часу діагностика зміни поживного режиму та якості грунтів під впливом антропогенних навантажень (внесення добрив та меліорантів) традиційно здійснюється через оцінку властивостей грунтів, а саме: вмісту гумусу, кислотно-основної рівноваги, біологічних властивостей та вмісту основних поживних елементів ‑ азоту, фосфору та калію і т. ін.  Втім діагностика зміни якості грунтів під впливом внесення добрив вимагає проведення польових, вегетаційних дослідів і, у часовому вимірі, може розтягуватися на довготривалий період.

        Значний прогрес у розвитку моніторингових спостережень за зміною якості ґрунтів під впливом застосування добрив та меліорантів зобов’язаний останнім науковим досягненням в теорії буферної здатності ґрунтів, зокрема розробки різних видів буферності – в нашому випадку рР-буферності.

          Одним із лімітуючих факторів родючості ґрунтів різних типів є дефіцит фосфору. Фосфоритне борошно, яке виготовляють з місцевих фосфоритів у 3-4 рази дешеве за суперфосфат. Україна має достатню базу фосфатної сировини. Вже зараз розвідані запаси фосфатів становлять 108 млн. т у перерахунку на Р₂О₅. Серед найбільш вивчених є Ратнівське родовище на Волині, Кроливецьке на Сумщині, Ново-Амвросіївське та Осиківське у Донбасі, Сеничеве-Яремівське та Мало-Камишеваське (Ізюмські родовища) на Харківщині тощо.

Крім цього, власна фосфоритна сировина відзначається більшою екологічною чистотою на відміну від фосфоритів Північної Африки, в яких відмічено підвищений вміст важких металів. Вміст оксиду фосфору (Р₂О₅) у різних за місцем видобутку фосфоритах коливається від 4 до 14 %, крім цього дуже важливим є те, що фосфорити багаті на окиси кальцію та магнію ‑ 18-35 %, а також оксиди заліза і алюмінію – до 8 %.

Фосфоритні добрива, які вносять в ґрунт у вигляді фосфоритного борошна, містять фосфор у малодоступній для рослин формі. Втім, добре відомо, що на ґрунтах з кислим середовищем вони діють доволі ефективно. Використання розробленої нами принципово нової методології оцінки якості грунтів за графічними моделями та показниками фосфат-буферності грунтів дозволило нам оцінити ефективність фосфатної функції на дерново-підзолистому супіщаному ґрунті при використані фосфоритного борошна, яке було виготовлене з фосфоритів Єгор’євського родовища (Росія).

Головним стримуючим фактором у більш широкому використанні фосфориту в землеробстві є обмежена доступність його фосфатів для рослин у порівнянні з суперфосфатом. Найбільш перспективним і ефективним шляхом мобілізації фосфору фосфоритів є біохімічний. Відомо, що деякі рослини, такі як люпин, горох, гречка, гірчиця здатні засвоювати важкорозчинний фосфор фосфоритного борошна. Ці культури виділяють через коріння у ґрунт органічні кислоти, які розчиняють фосфати і переводять їх у більш рухомі форми. Завдяки цьому вони можуть засвоювати разом із водорозчинними формами фосфору типу дігідрофосфату кальцію - Са(Н₂РО₄)₂2Н₂О і гідрофосфату кальцію (преципітат) - СаНРО₄2Н₂О, а також багатоосновні переосаджені фосфати кальцію (гідроксил -, фтор -, карбонат апатит), які містяться у складі фосфоритного борошна.

Як біохімічні речовини, що сприяють мобілізації фосфору, особливо на карбонатних та слаболужних ґрунтах, з успіхом можна використовувати гичку картоплі, томатів, листового опаду дерев. Зароблені в ґрунт, ці відходи, завдяки наявності в них органічних карбонових кислот, сприяють мобілізації важкорозчинних ґрунтових фосфатів. Біохімічні процеси значно підсилюються, коли разом із фосфоритом вносять супутні добрива та цілеспрямовані добавки, що містять або утворюють у ґрунті кислоти, які здатні розчиняти фосфорити. Це, насамперед, амонійні мінеральні добрива, сірка, торф, перегній.

Додавання фосфоритного борошна до гною (2-5 % до маси гною) значно знижує втрати амонійного азоту, саме ж фосфоритне борошно при цьому частково розкладається і переходить у більш доступний для рослин стан. Позитивний ефект отримуємо від компостування фосфоритного борошна з торфом. Для цього найбільш придатні кислі слабо- і середньорозкладені торфи. Фосфориту беруть стільки, скільки і для компостування з гноєм. Дуже важливо при цьому слідкувати за ретельним перемішуванням фосфоритного борошна з торфом і отримання гомогенного органо-мінерального меліоранту.

Позитивно впливає на засвоєння фосфору важкорозчинних сполук і наявність у ґрунті вуглецевої кислоти та підвищення мікробіологічної діяльності. Саме такі сприятливі біохімічні та фізико-хімічні умови утворюються при використанні фосфоритного борошна за технологією локальної меліорації ґрунтів.

Важливу роль в процесах трансформації фосфатів відіграє вуглекислота, яка виділяється під час розкладу органічних речовин та життєдіяльності кореневої системи. Вуглекислота блокує зв’язування фосфатів у трикальційфосфат, залізо- та алюмофосфат і підтримує на необхідному рівні фосфатний потенціал ґрунту. Відомо, що чим вищий рівень фосфатного потенціалу, тим сприятливіший режим фосфорного живлення рослин.

В ґрунтовому розчині фосфатна рівновага обумовлена вмістом фосфорної кислоти, яка у ґрунтових розчинах дисоціює на катіон гідрогену (Н⁺) та аніони ‑ дігідрофосфату (Н₂РО₄^-), гідрофосфату (НРО₄^2-) і фосфату (РО₄^3-). Розподіл фосфору за іонами визначається величиною рН ґрунту. Доступність фосфору для рослин зменшується у відповідності до зменшення у складі фосфат-аніонів гідрогену. Добре відомо, що фосфат аніон у якому гідроген відсутній є найменш доступний рослинам. Виходячи з цього, стає зрозумілим, чому в різних ґрунтах одна й та сама фосфорна сполука (добриво) має неоднакову агрохімічну цінність для живлення рослин.

Одним із ефективних способів мобілізації фосфатів, як відомо, є застосування органічних добрив, які значно підвищують рухомість фосфатів ґрунту та покращують їх надходження в рослини. Нами розроблено спосіб мобілізації фосфору фосфоритів , який полягає у локальному внесенні у підорний шар ґрунту фосфорорганічного добрива (ФОД). Основу ФОД складають фосфоритне борошно та органічні добрива з високими адсорбційними та буферними властивостями (перегній, торф, сапропель, біогумус тощо), які додатково оброблені амонійними формами азотних добрив (ВАС, аміачна селітра, сульфат амонію тощо). Відомо, що застосування амонійної форми азоту сприяє мобілізації (активному розчиненню) важкорозчинних фосфатів мікроорганізмами.

Доведено, що активізація гуматів органічних добрив за рахунок їх амонізації азотними добривами в амонійній формі та внесення ФОД за технологією локального окультурювання грунтів ефективно впливає на процеси мобілізації фосфатів, трансформацію малодоступних рослинам форм фосфатів у їх рухомі фракції [532]. Це відобразилося у збільшені врожаю силосної маси кукурудзи на варіантах з локальним внесенням ФОД на 13-18 % порівняно з варіантом внесення цього самого добрива врозкид.

Чим більш оптимізований фосфатний режим у ґрунті, тим інтенсивніше залучаються фосфатні іони ґрунтового розчину в біологічний кругообіг. За допомогою окремих рослин (сівозмін) можна посилити процес біологічної трансформації ґрунтових фосфатів та їх акумуляції у верхніх горизонтах ґрунтового профілю. Корінці рослин виділяють у ґрунт органічні кислоти із значною кількістю карбоксилів, що сприяє мобілізації важкорозчинних  фосфатів ґрунту та добрив.

Якщо врахувати величезну зосередженість бактеріальної мікрофлори в ризосфері кореневої системи, то трансформація мінеральних фосфатів в органічні та їх акумуляція у локально окультурених осередках ґрунту є очевидною.

Слід зазначити, що локальне внесення органо-мінеральних добрив сприяє підвищенню вмісту в чорноземі опідзоленому активних фракцій фосфатів наприклад, алюмофосфатів та залізофосфатів.

У локальних стрічках співвідношення внесеної органічної речовини до ґрунтової маси значно вище порівняно з розкидним внесенням добрив. Якщо при внесені 15 тонн органічної речовини на один гектар за традиційною технологією на кожну тонну ґрунту припадає лише 5 кг внесеної органіки, то за технологією локального окультурювання та сама кількість органіки в локальних осередках становить вже 50-70 кг на 1 т ґрунтової маси. Це сприяє кращій мобілізації фосфатів у локальних зонах (стрічках) під впливом гуматів амонію, органічних речовин і підвищенню біогенності ґрунту.

В локальних осередках завдяки зосередженню органіки в обмеженому об’ємі кореневмісного шару ґрунту відбувається своєрідний “спалах” біологічної активності і процесів біологічного вивітрювання як фосфоритного борошна, так і фосфоровмісних сполук ґрунту. В цих осередках відбувається подальша трансформація ФОД з поступовим накопиченням органо-фосфатів, які за своєю потенційною трофністю є більш якісними.

Крім цього, у локальних зонах при використанні ФОД відбуваються і хімічні процеси з утворенням сполук, які позитивно впливають на продуктивні функції ґрунтів. По-перше, карбонат кальцію взаємодіє з бікарбонатом амонію з утворенням бікарбонату кальцію та карбонату амонію:

                    СаСО₃  2NН₄НСО₃  Са(НСО₃)₂  (NН₄)₂СО₂

По-друге, важкорозчинний фосфор кальційфосфату переходить у добре розчинну сіль фосфату амонію:

               Са₃(РО₄)₂  6 NН₄НСО₃  3 Са(НСО₃)₂  2(NН₄)₃РО₄.           

З іншого боку, важкорозчинні сполуки фосфату і карбонату кальцію перетворюються у більш доступні для рослин бікарбонати.

Наявність у складі ФОД калійних солей обумовлює хімічні процеси з утворенням розчинного фосфату калію:

                   Са₃(РО₄)₂  3К₂SО₄  2К₃РО₄  3СаSО₄  2Н₂О.                

Позитивним є й утворення двоводного гіпсу, який при взаємодії з органічною речовиною ФОД і ґрунту продукує гумати кальцію. Використання фосфоритного борошна у складі ФОД та його застосування за технологією локального окультурювання забезпечує збільшення тривалості післядії фосфоритного борошна, пролонгацію азотного живлення рослин і утворення в ґрунтових осередках агрономічно цінних сполук.

Застосування фосфоритів у складі фосфорорганічного добрива з використанням амонійних азотних добрив істотно підвищує їх ефективність на ґрунтах з слабокислим, нейтральним та лужним середовищем завдяки оптимізації фосфат-буферних властивостей локально окультуреного осередку ґрунту.

Підсумовуючи вищенаведене зазначимо, що фосфатний режим ґрунту обов’язково треба оцінювати не тільки за рухомістю фосфатів, але й за його фосфат-буферною здатністю. Ця здатність характеризує закономірність мобілізації-іммобілізації фосфору в ґрунтах, кінетику переходу його з твердої фази в ґрунтовий розчин і навпаки.

5. РОЗРАХУНКИ  МЕЛІОРАНТІВ І ДОБРИВ ДЛЯ  ДАНОГО ГРУНТУ ЗА ГРАФІКАМИ БУФЕРНОСТІ

5.1.Прогнозування дії  меліорантів і добрив за графічними моделями  буферності

Графічні моделі фосфат-буферності дозволяють здійснювати діагностику і прогноз фосфатного стану досліджуваного ґрунту, визначати дози фосфатних добрив у відповідності до оптимальних параметрів кожного конкретного ґрунту та потреб у фосфорі сільськогосподарських культур.

Для прикладу візьмемо графік фосфат-буферності ясно-сірого опідзоленого оглеєного ґрунту (рис. 1В), де на осі ординат відкладено показники рР, а на осі абсцис фосфатні навантаження у молях на 100 г ґрунту.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                               Рис. 1В Фрагмент кривої фосфат-буферності

 

          Оптимальні межі рР для зернових культур на ясно-сірому опідзоленому оглеєному ґрунті становлять: нижня 4,2 і верхня 3,4 (табл. 1В). Відокремлюємо відрізок оптимальних меж рР на графіку фосфат-буферності (відрізок АС). Визначаємо рР в ясно-сірому опідзоленому оглеєному ґрунті або параметри відображувальної точки (ВТ). Діагностику фосфатного стану ґрунту проводимо за місцезнаходженням відображувальної точки. Основні випадки місцезнаходження ВТ розглянуто в пункті 3.15 даних рекомендацій. Розрахунки оптимальних параметрів фосфатного стану ґрунту та нормативне прогнозування (керований прогноз) рівня забезпеченості ґрунту рухомим фосфором за графічною моделлю фосфат-буферності проводимо у такій послідовності.

         У нашому випадку ВТ дорівнює 5,5. Отже, для того, щоб досягти нижньої межі оптимуму рухомого фосфору треба зменшити рР на 1,3 одиниці (різниця координат точок ВТ та нижньої межі оптимуму) або збільшити концентрацію фосфатних іонів у ґрунтовому розчині, тобто перевести рР з 5,5 до 4,2. На осі абсцис визначаємо кількісну різницю параметрів проекцій відображувальної точки і оптимального значення забезпеченості ґрунту фосфором, яка, наприклад, дорівнює нижній межі оптимального забезпечення фосфором. Проекція ВТ дорівнює нулю, а проекція нижньої межі оптимуму 210 ⁴ моль/100 г ґрунту. Отже, різниця проекцій цих значень на осі абсцис складає 210^-4 моль/100 г ґрунту.

        За матричною таблицею 2Г переводимо цю величину в кількість добрив (Р₂О₅), які потрібно внести на гектар сівозмінної площі. Відповідно цього для досягнення нижньої межі оптимуму вмісту фосфору в ясно-сірому опідзоленому оглеєному ґрунті треба внести в ґрунт за звичайною оранкою 428 кг/га, за культивацією – вдвічі менше – 214 кг/га, а за технологією локального окультурювання всього 25,7 кг/га фосфорних добрив у перерахунку на Р₂О₅.

         Інше завдання, наприклад, ВТ становить 5,0, а треба довести рР до середнього рівня забезпеченості рухомим фосфором (точка В на графіку), що на осі абсцис відповідає значенню 4,010^-4 моль/100 г ґрунту. Проекція ВТ на осі абсцис, тобто кількість рухомого фосфору, що вже є у ґрунті дорівнює 1,010^-4 моль/100 г ґрунту. Різниця проекцій цих параметрів на осі навантажень дорівнює 4,0-1,0 = 310^-4 моль/100 г ґрунту. За таблицею 1Г визначаємо, що за звичайними технологіями для цього потрібно: звичайна оранка – 642 кг, культивація 321 кг, а за умов локальної меліорації 38,5 кг Р₂О₅ на кожний гектар окультурюваного ґрунту.

          Проте, з урахуванням відносно низької буферної ємності ясно-сірого опідзоленого оглеєного ґрунту зовсім необов’язково доводити його забезпечення рухомим фосфором до середньої межі оптимуму. На першому етапі окультурювання цього ґрунту достатньо довести ґрунт до нижнього значення оптимуму забезпечення фосфором.

        Нормативний прогноз темпів виснаження ґрунтів на рухомий фосфор за графічною моделлю фосфат-буферності, на відміну від нормативного прогнозування його забезпечення цим елементом живлення, здійснюємо у зворотньому порядку.

         Для прикладу візьмемо удобрений за звичайною технологією ясно-сірий опідзолений ґрунт, у якому відображувальна точка знаходиться в точці В на кривій буферності (рис. 1В). За графіком фосфат-буферності діагностуємо, що даний ґрунт забезпечений рухомим фосфором у межах оптимального інтервалу. Для встановлення конкретного значення рівня забезпеченості з точки В опускаємо перпендикуляр на вісь абсцис. Як бачимо, це значення відповідає 410^-4 моль/100 г ґрунту. За таблицею 2В знаходимо, що в перерахунку на Р₂О₅ забезпеченість фосфором ґрунту складає 856 кг/га. Відомо (Носко Б.С. Фосфатний режим ґрунтів і ефективність добрив. –К.: Урожай, 1990. –217 с.) що сільськогосподарські культури зернової сівозміни виносять щорічно в середньому з кожного гектару біля 25 кг Р₂О₅. Тобто в середньому за 6-пільну сівозміну буде винесено 625 кг = = 150 кг Р₂О₅ з кожного гектару.

 

 

 

 

 

 

 

 

5.2.Рекомендації виробництву.

 

        Землеробська культура періодично зазнає несприятливих впливів погодних умов, контрастність і частота яких в останні десятиріччя помітно зросли у зв’язку з глобальними змінами клімату на нашій планеті. Яскравим свідченням цьому явився для України 2003 рік, згубні кліматичні наслідки якого були надто відчутними. Проблемі пом’якшення і протистояння несприятливим, в тому числі і екстремальним, погодним умовам та антропогенним навантаженням були присвячені спеціальні збори УААН, матеріали яких опубліковано. За даними багатьох дослідників одним із провідних напрямів у вирішенні даної проблематики є покращання природи ґрунтових буферних механізмів, досягнення їх доцільної “конструктивності” та високої ефективності функціонування.

Проблема стійкості ґрунту (ґрунтової оболонки землі), як відкритої, складної термодинамічної системи з численними внутрішньо ґрунтовими і зовнішніми зв‘язками, названим негативним зовнішнім впливам в кінці минулого і на початку поточного сторіччя привертає значну увагу ґрунтознавців. Стійкість ґрунту, його піддатливість деградації чи окультурюванню вивчають за різних умов техногенних навантажень, землеробської культури та кліматичних флуктуацій. В процесі сучасного ґрунтоутворення мають місце як дезорганізуючі, так і організуючі (удосконалюючі) ґрунтову систему процеси. Співвідношення останніх визначають загальний напрям еволюції ґрунту. За допомогою довготривалих стаціонарних дослідів удалось вивчити основні закономірності і темпи антропогенної трансформації різних за своєю природою ґрунтів. На основі цих закономірностей визначають рівень стійкості окремих компонентів внутрішньогрунтової структури (в широкому розумінні цього терміну), зокрема стійкість гумусової, органо-мінеральної (колоїдної) і трофної складових ґрунтової системи, фізико-хімічних, агрофізичних, біологічних та інших характеристик. В загальному, стійкість ґрунту та інших складних природних об’єктів трактують. як їх здатність зберігати свою внутрішню структуру та режими функціонування за різних умов зовнішніх впливів і навантажень.

В теорії управління родючістю ґрунту та формування урожаю першочергову роль надають функціональній стійкості ґрунту, яка є більш гнучкою та лабільною ніж структурна (будова, вміст окремих складових та міцність зв’язків між ними, властивості ґрунту). Ґрунтова система, реагуючи на зовнішні впливи і відхиляючись відповідним чином від генетично притаманному їй і урівноваженому з факторами ґрунтоутворення стану, через відповідний, так званий релаксаційний період спрямовує зміну зрушеного стану поступовим поверненням до стартових рівнів. Сама внутрішня структура ґрунту за цих умов може залишатись незмінною, або змінюватись без суттєвого впливу на його продуктивні та екологічні функції. Перебіг внутрішніх ґрунтових процесів, після того як припинилось те чи інше зовнішнє навантаження, протікає спонтанно. Рушійною силою цього процесу є термодинамічні потенціали, що виникають у ґрунтовій системі між його окремими “фазами” (твердою, рідкою, живою і повітряною), у середині кожної із них, між ними та навколишнім середовищем. Завдяки цьому відбуваються процеси саморегуляції, самозбереження, самовідтворення і самоорганізації ґрунтових систем.

Таким чином, концепція і термінологічні тлумачення (дефініція) стійкості ґрунту, як і стійкості інших складних природних систем, в останні десятиріччя стали об’єктами широких теоретичних досліджень та напрацювань, про що засвідчують хоча б вище цитовані нами літературні джерела. Водночас прикладні сторони теорії функціональної стійкості ґрунтів вивчені надто скупо і з упевненістю можна сказати, що ця проблема знаходиться тільки на початковій фазі свого розвитку і наукових досліджень. Мова йде, перш за все, про необхідність розробки конкретних методів і критеріїв оцінки функціональної стійкості ґрунтів, без яких унеможливлюється процес сталого та ефективного управління їх родючістю та упровадження прецизійного, еколого-економічно надійного і конкурентно здатного землеробства. В цьому полягає актуальність подальшого розвитку теорії і практики стійкості ґрунтів та їхньої родючості.

В лабораторії родючості гідроморфних і кислих ґрунтів, починаючи з 2001 року, здійснюються системні дослідження з вивчення функціональної стійкості ґрунтів на теоретичній основі їх буферності. До цих вельми перспективних досліджень, долучились: кафедра географії ґрунтів Львівського національного університету ім. І.Франка, Інститут землеробства і тваринництва західних регіонів (п. Оброшино, Львівська область), Закарпатський інститут АПВ, Державний агроекологічний університет (м. Житомир), Чернігівський державний інститут економіки і управління. Отримавши перші успішні результати з вивчення буферної здатності ґрунтів, ННЦ ІГА в співпраці з вищеназваними науково-дослідними та учбовими закладами запроектували продовжити свої дослідження з названої проблематики. Дуже важливо, щоб якомога більше науковців, особливо з числа талановитої молоді, залучились до “буферної” проблематики”, де інтеграція їх творчих зусиль є надто необхідною і, безсумнівно, очікувано результативною. Виходячи із вищесказаного, нами представляється актуальним дати узагальнений аналіз стану і перспектив НДР з розробки методів, критеріїв і індикаторів оцінки функціональної стійкості ґрунтів на основі термодинамічних принципів функціонування ґрунтових буферних механізмів. Такий аналіз обумовлений також необхідністю з‘ясувати агроекологічну багатогранність даної проблематики, різноманітність форм методичних підходів щодо вивчення всіх без виключення видів буферної здатності ґрунтів, першочерговості в розробці конкретних методик визначення показників буферності, шляхи їх формалізації і використання в практиці моніторингу ґрунтів і управління їхньою родючістю, в оцінюванні їх якості, в прогнозуванні та оптимізації нормативів агронавантажень.

 

 

Висновки

 

  Визначення буферних властивостей ґрунтів все переконливіше засвідчує про їх високу діагностичну та управлінську значимість. Зважаючи на це, великої уваги було приділено нами удосконаленню методик з визначення показників фосфатної буферної здатності ґрунтів. На теперішній час повністю опрацьовано і атестовано методики з визначення фосфатної буферної здатності ґрунтів, а також розроблено комп’ютерні програми формалізації експериментальних даних, розрахунку оціночних критеріїв та нормативних прогнозів. Над вирішенням багатьох складних завдань з “буферної” проблематики в Україні поки-що займається лічена кількість дослідників, що очевидно пов’язано з її високою наукоємністю. Виходячи з перспективності цих наукових розробок, можна очікувати, що кількість зацікавлених фахівців-ґрунтознавців постійно буде зростати як в Україні, так і в зарубіжжі.

         Для підвищення ефективності діагностування АЕСҐ в доповненні до існуючих оціночних критеріїв запропоновано використовувати графічні моделі кислотно-основної, фосфатної і калійної буферної здатності грунтів.

Моделі буферності дозволяють не тільки підвищити достовірність діагностування, але й здійснювати нормативне прогнозування зміни АЕСҐ під впливом агротехнологічних навантажень.

         Для організації і запровадження диференційованих систем керованого землеробства, раціонального використання осушуваних земель і їх ренатуралізації, розробляють електронні карти з точною прив`язкою контурів агроекологічно однотипних земельних ділянок.

 

 

 

 

Список використаної літератури

 

1. Нікіфоренко Л.I. Дослідження фосфатного режиму грунту iз застосуванням показників фосфат-буферної можливості i фосфатного потенціалу // Вісник с.-г. науки, 1975. - № 11. – С. 24-32.
2. Трускавецький Р.С. Буферність ґрунту: методологія, види, меліоративне та агроекологічне значення // Матеріали ІV з’їзду УТГА. / Пленарні доповіді. – Харків. – 1994. – С. 38-41.
3. Трускавецький Р.С. Буферна здатність ґрунтів та їх основні функції // Харків: ППВ „Нове слово”, 2003. – 225 с.
4. Трускавецький Р.С., Цапко Ю. Л., Хімічна меліорація земель // Технологія відтворення родючості грунтів у сучасних умовах (за редакцією Рижука С.М., Медведєва В.В.). – Київ-Харків, 2003. – С. 162-168.
5. Цапко Ю.Л. Науковий моніторинг ґрунтів за графічними моделями буферності // Вісник ХНАУ. – Харків, 2004. – № 1. – С. 114-117.
6. Цапко Ю.Л. Використання моделей буферності ґрунтів у моніторингових спостереженнях //Вісник ХНАУ. – Харків, 2005. – №1. –С.96-99.