Reactia acida a solurilor

Reactia acida a solurilor

Solurile acide sunt in general sarace in substante nutritive, au grad de saturatie in baze scazut si o activitate biologica putin intensa. Ca urmare, fondul de elemente nutritive bazice din complexul adsorbitiv si din solutia solului este scazut, schimburile complex-solutie decurg in mod defavorabil nutritiei plantelor, iar refacerea rezervei de elemente nutritive are loc lent.

In solurile lipsite de saruri, reactia acida este data de:

- hidrogenul eliberat de diferitii acizi organici sau din acidul carbonic, in urma reactiei cu coloizii solului, patrunde in stratul difuz al acestora, inlocuind diferiti cationi bazici, care fie sunt indepartati prin levigare, fie precipita:

+ 2R - COOH + Ca(R - COO)₂

+ H₂CO₃ + CaCO₃

prezenta in complexul coloidal a ionilor de hidrogen, aluminiu sau fier.

Cele mai puternice proprietati acide in apa le manifesta cationii bi si trivalenti ai metalelor:

Al(H₂O)₆³⁺ + H₂O → Al[(H₂O)₅HO]²⁺ + H₃O⁺

Fe(H₂O)₆³⁺ + H₂O → Fe[(H₂O)₅HO]²⁺ + H₃O⁺

Deci, reactia acida se datoreaza prezentei in solutie a ionului hidroniu H₃O⁺. Reactia acida a solurilor poate rezulta si in urma aplicarii unor ingrasaminte cu reactie fiziologica acida.

Corectarea reactiei acide se face prin aplicarea de materiale numite amendamente calcaroase. Amendamente pentru corectarea reactiei acide sunt considerate acele materiale care contin cationi bazici ce pot inlocui ionii de H⁺ si Al³⁺ din complexul adsorbitiv, si anioni insotitori sau care sa rezulte din transformarea amendamentelor in sol, si care sa neutralizeze ionii H⁺ sau sa duca la formarea unor acizi slab disociati ( acid carbonic sau silicic).

Un amendament este cu atat mai bun, cu cat neutralizeaza o cantitate cat mai mare din aciditatea hidrolitica a solului. Puterea de neutralizare (PNA) a amendamentelor este conditionata de natura substantelor ce intra in reactia de neutralizare, si de gradul lor de puritate.

Conventional s-a stabilit ca amendamentul standard cu care se compara valoarea puterii de neutralizare, este CaCO₃ pur, PNA-ul acestuia fiind considerat 100.

1. Amendamente utilizate pentru corectarea reactiei acide a solurilor

a). materiale naturale

1. Carbonatul de calciu CaCO₃ ( piatra de var, calcar)

Se obtine prin macinarea rocilor calcaroase naturale. Contine intre 75-99 % CaCO₃. Se pastreaza la loc uscat pentru a evita cimentarea. Are culoare alba, cenusie, slab roscata. Este relativ greu solubil in apa, solubilitatea sa creste in apa incarcata cu CO₂. Puterea sa de neutralizare este de 90-95%.

Oxidul de calciu CaO ( var ars)

Se obtine prin calcinarea pietrei de var. Are solubilitate mare in apa, actiunea sa de neutralizare fiind rapida. PNA-ul este cuprins intre 150-180%. La aplicare trebuie foarte bine amestecat cu solul, in caz contrar absoarbe apa si CO₂, transformandu-se in CaCO₃. Se recomanda mai ales pe soluri argiloase.

Hidroxidul de calciu Ca(OH)₂ ( varul stins)

Se obtine din var ars prin stropire cu apa. Are o solubilitatea de 10 ori mai mare decat a carbonatului de calciu. Solubilitatea sa creste cu scaderea temperaturii. Are actiune rapida. Are PNA = 130.

Dolomitul CaCO₃ . MgCO₃ ( carbonatul dublu de calciu si magneziu)

Contine 45-55 % CaCO₃ si 25-40 % MgCO₃. Se macina foarte fin, deoarece are solubilitate redusa. Se recomanda pe solurile puternic debazificate, sarace in magneziu. PNA = 80-110.

Tufurile calcaroase

Sunt depozite formate din precipitarea a CaCO₃ si MgCO₃ din apele izvoarelor, in zonele montane si premontane. Se prezinta ca o masa spongioasa gri-deschis, care se faramiteaza usor. Se foloseste sub forma macinata. PNA = 80.

Marna

Este o roca sedimentara care contine 25-75% CaCO₃ si cantitati mici de MgCO₃. Se transporta pe camp toamna, iar primavara se imprastie si se incorporeaza in sol. PNA = 56-60.

b). deseuri industriale

1. Spuma de defecatie

Deseu rezultat in urma purificarii siropului de sfecla de zahar, caruia i se adauga Ca(OH)₂ si CO₂ si apoi se filtreaza. Inainte de folosire trebuie uscat pe platforme. Este un amendament cu actiune rapida. Contine: CaCO₃, Ca(OH)₂, MgCO₃, P₂O₅, K₂O. PNA= 45-75%.

2. Precipitatul de carbonat de calciu

Rezulta din industria sodei . Are actiune rapida, dar nu trebuie sa contina mai mult de 2% Na. Trebuie uscat inainte de aplicare. PNA = 65-85%.

Carbonatul de calciu rezidual

Este un deseu rezultat din fabricarea ingrasamintelor complexe. Contine pana la 9% azot, sub forma de NH₄NO₃. Este un amendament foarte bun, dar trebuie rapid incorporat in sol pentru a se evita pierderile de azot prin volatilizare. PNA = 70-80 %.

Zgura de furnal

Rezulta din procesul de obtinere a fontei. Contine 20-70% CaO si 2-20% MgO. Inainte de aplicare se macina si se cerne. PNA = 75%.

Tabelul 1.5.

Puterea de neutralizare a diferitelor amendamente 'calcaroase', PNA, raportata la CaCO₃ pur

(sinteza dupa diferiti autori)

2. Calculul dozelor de amendamente pentru corectarea

reactiei acide a solurilor

In vederea corectarii reactiei acide a solurilor trebuie sa se tina cont de o serie de factori: reactia solului, gradul de saturatie in baze, textura solului, capacitatea de schimb cationic, continutul de materie organica si humus, continutul in aluminiu mobil, specia cultivata si tipul de asolament.

Din punct de vedere calitativ, nevoia de amendare a solurilor acide poate fi determinata astfel:

a). in functie de valoarea pH-ului :

- dupa valoarea pH-ului determinata in extract apos:

pH< 5,5 - nevoie de amendare mare

pH = 5,6-6,2 nevoie de amendare mijlocie

pH >6,3 - nu este necesara corectarea reactiei acide.

- dupa valoarea pH-ului determinat in extract salin (KCl 0,1n)

pH<4,5 - nevoia de amendare este mare

pH = 4,6-5,5 nevoie de amendare mijlocie

pH> 5,6 nu este necesara corectarea reactiei

b). in functie de continutul de aluminiu mobil Al (me/100g sol) si suma bazelor schimbabile Sb (me/100g sol), se stabilesc urgentele de calcarizare (UCa) dupa cum urmeaza:

- pentru asolamente de camp fara leguminoase

UCa = 4-0,20*100

- pentru asolamente de camp cu leguminoase perene si legume in camp

UCa = 4-0,40*100

pentru plantatii de pomi si vita de vie

UCa = 4-0,18*100

pentru pajisti naturale

UCa = 4-0,20*100

Tabelul 1.6.

Raportul (Al/SB)* 100 la care este necesara amendarea

(dupa Borlan sa. 1982)

Din punct de vedere cantitativ, doza de amendamente pentru corectarea reactiei acide (DAC) poate fi determinata astfel:

a). in functie de aciditatea hidrolitica Ah:

DAC (t/ha) = Ah * 1,5 *

Pentru neutralizarea a 75% din aciditatea hidrolitica a solului, la o grosime a stratului arabil de 25 cm si greutate volumetrica de 1,2 g/cm³, formula devine (Budoi, 2000):

DAC (t/ha) = Ah * 1,125 *

b). in functie de gradul de saturatie in bazeV (%) si suma bazelor schimbabile Sb (me/100g sol):

DAC (t/ha) = Sb ( - 1) * h* G_v* 0,05* ,

h - grosimea stratului de sol, cm

G_v - greutatea volumetrica a solului, g/cm³

V_d - gradul de saturatie in baze dorit, %

V_i - gradul de saturatie in baze initial, %.

Tabelul

Valorile critice ale pH-ului in extract apos si gradului de saturatie in baze

la care se impune amendarea calcaroasa

(Budoi, 2000)

3. Aplicarea amendamentelor cu calciu

Desi amendamentele se pot aplica oricand in timpul anului, cel mai bine este sa se aplice prin imprastiere uniforma inainte de aratura de baza, cu care se incorporeaza.

Adancimea de incorporare are o importanta deosebita asupra efectului corectarii reactiei acide. Astfel, pe pajistile naturale, in urma amendarii, are loc modificarea pH-ului pe adancimea de 0-15 cm doar cu unitate dupa 8-12 ani. Din aceste cauze, este recomandata incorporarea amendamentului prin dubla aratura: prima superficiala, a doua adanca, pentru a avea loc o amestecare mai buna cu solul. Pe pasuni si fanete incorporarea se face prin grapare.

Intrucat solurile care se amendeaza au un continut scazut de humus, se recomanda ca amendarea sa fie insotita de fertilizare organica, iar aceasta sa se repete periodic dupa anul amendarii, pentru regenerarea substantelor humice. Gunoiul de grajd semifermentat, aplicat inainte de aratura si incorporat imediat, favorizeaza solubilizarea rapida a amendamentului in sol. Gunoiul aplicat pe terenul amendat fara incorporare imediata duce la pierderi de azot sub forma amoniacala.

Trebuie evitata aplicarea odata cu amendamentele calcaroase a :

ingrasamintelor cu azot amoniacal (N-NH₄⁺), deoarece au loc pierderi de azot prin volatilizare;

superfosfatului, pentru a se evita retrogradarea fosforului;

ingrasamintelor complexe de tip nitrofoska, deoarece au loc pierderi de azot.

Se pot amesteca cu amendamentele inainte de incorporare: ingrasamintele cu potasiu, fosfatii naturali, ingrasamintele cu azot nitric.

4. Transformarile amendamentelor cu calciu in sol.

Carbonatul de calciu din amendamente este greu solubil in apa, insa in solutia solului, incarcata cu CO₂, solubilitatea lui creste foarte mult.

CaCO₃ + H₂O + CO₂ → Ca(HCO₃)₂

Bicarbonat de calciu

Oxidul de calciu din amendamente poate suferi , si el, urmatoarele transformari:

CaO + 2H₂O + 2CO₂ → Ca(HCO₃)₂ + H₂O

Bicarbonatul de calciu poate disocia in ionii componenti:

Ca(HCO₃)₂ → Ca²⁺ + 2HCO₃ ^-

Sau poate trece in hidroxid de calciu:

Ca(HCO₃)₂ → Ca(OH)₂ + 2CO₂↑,

Care disociaza conform reactiei:

Ca(OH)₂ → Ca²⁺ + 2OH^-

Ionii de calciu care rezulta din reactiile de mai sus, scot prin schimb ionii de hidrogen si aluminiu din complexul coloidal al solului, si ii trec in solutie:

+ 2Ca²⁺ + 4HO^-→ + H₂O + Al(OH)₃

Reducerea aciditatii solului are loc si in urma reactiei dintre hidroxidul de calciu cu gruparile carboxilice ale acizilor humici, sau cu acizii rezultati atat din activitatea microorganismelor din sol, cat si in urma aplicarii ingrasamintelor:

2R- COOH + Ca(OH)₂ → (R- COO)₂Ca + 2H₂O

2HNO₃ + Ca(OH)₂ →Ca(NO₃)₂ + 2H₂O

In urma amendarii, calciul se afla in sol sub trei forme chimice: sub forma de carbonat, in forma schimbabila, retinut de complexul coloidal al solului, si in stare disociata in solutia solului.

Corectarea reactiei acide a solului determina modificari ale mobilitatii elementelor nutritive. Astfel, la reactie slab acida sau neutra, scade continutul formelor mobile de Al³⁺, Fe²⁺ si Mn²⁺ sub limita la care erau toxice pentru plante si microorganisme. De asemenea creste continutul formelor accesibile de fosfor din sol, deoarece pe masura scaderii aciditatii solubilitatea fosfatilor bazici de aluminiu creste. Pe masura modificarii pH-ului, creste activitatea ionilor HO^- din solutia solului si favorizeaza eliberarea ionilor H₂PO₄^-, care devin accesibili plantelor:

Al(OH)₂H₂PO₄ + HO^- → Al(OH)₃ + H₂PO₄^-

Ameliorarea pH-ului solului depinde, intr-o anumita masura, si de dimensiunea particulelor de amendament. Cu cat amendamentul este mai fin maruntit, cu atat viteza de solubilizarea a acestuia este mai mare, iar corectarea pH-ului mai rapida.

In general, efectul de neutralizare a aciditatii solului incepe sa se resimta in al treilea an dupa aplicare si se mentine 7-8 ani, dupa care incepe sa scada. Amendarea se repeta dupa 4-6 ani pe solurile lutoase si cele usoare, si dupa 8-10 ani pe solurile grele.