4. Ємкість вбирання та фактори, які зумовлюють її величину. Ємкість вбирання – екологічна основа родючості ґрунту

Загальну кількість всіх катіонів, увібраних ґрунтовими колоїдами, називають ємкістю вбирання, або ємкістю катіонного обміну (ЄКО). Цю величину виражають у міліграм-еквівалентах на 100 г ґрунту, вона залежить від механічного складу ґрунту, мінерального складу тонкодисперсної частини і вмісту гумусних речовин.

Ґрунти з високим вмістом тонкодисперсних часток (глинисті), природно, мають більшу ємкість вбирання порівняно з піщаними, які мають низьку питому поверхню.

Серед глинистих мінералів найбільшу ємкість вбирання мають мінерали групи монтморилоніту, найменшу – мінерали групи каолініту. Гідрослюди займають проміжне положення (табл. 8.2.).

Таким чином, найбільшу ємкість вбирання мають глинисті ґрунти у складі яких багато тонкодисперсних часток монтморилонітів і гумусних речовин. Прикладом таких ґрунтів є чорноземи, які сформувалися на лесах і лесовидних суглинках в умовах помірно-континентального клімату.

Таблиця 8.2. Ємкість вбирання мінеральних і органічних колоїдів ґрунту

Глинисті мінерали і гумусні сполуки	Ємкість вбирання, мг-екв/100 г ґрунту
Глинисті мінерали групи каолініту (за М.І. Горбуновим, 1963) Глинисті мінерали групи монтморилоніту (за Шахтнабелем, 1952) Гідрослюди (за М. І. Горбуновим, 1963) Гумінові кислоти і їхні солі (за М.М.	3—20 60—150 20—50
Кононовою, 1963): — підзолистих ґрунтів — чорноземних ґрунтів	350 400—500

Ємкість вбирання, поряд з іншими факторами, зумовлює рівень родючості ґрунту. Чим вища ємкість вбирання, тип вища родючість ґрунту. Це пояснюється тим, що увібрані катіони доступні для живлення рослин. У процесі мінерального живлення відбувається обмін протонів водню (Н⁺), які виділяють кореневі волоски у складі органічних кислот, на катіони дифузного шару колоїдної міцели (див. рис. 8.1.). Отже, чим більше ґрунт (ГВК) увібрав катіонів, тим більше в ньому поживних речовин. З табл. 8.3 видно, що найбільшу ємкість вбирання мають високородючі типи ґрунтів – чорноземи, сірі лісові і каштанові.

Важливе значення у формуванні фізичних властивостей і родючості ґрунтів має склад увібраних катіонів (табл. 8.3).

Наявність в ґрунтах великої кількості двовалентних катіонів Са²⁺ і Mg²⁺ зумовлює коагуляцію ґрунтових колоїдів, яка лежить в основі формування структурних агрегатів. Структурні ґрунти, як відомо, мають оптимальні повітряний, водний і поживний режими.

Колоїди, насичені одновалентними катіонами Na⁺, К⁺, протонами водню (Н⁺), у ґрунті перебувають у стані золю. Ці елементи спричинюють процес пептизації. Внаслідок заміни їх на дво- і тривалентні відбувається коагуляція. При вапнуванні (внесення СаСО₃) і гіпсуванні (внесення CaS0₄) ґрунтів Са²⁺ витісняє з ГВК увібрані Н⁺, K⁺, Na⁺ і зумовлює перехід золю в гель. В результаті, крім нейтралізації кислої або лужної реакції, поліпшується структурний стан ґрунту, підвищується його родючість. Цей приклад показує, що склад увібраних катіонів можна регулювати за допомогою засобів хімізації у напрямі підвищення родючості ґрунтів.

Таблиця 8.3. Склад увібраних катіонів та ємкість вбирання основних типів ґрунтів

Тип ґрунту	Характерні увібрані катіони	Ємкість вбирання, мг-екв на 100 г ґрунту
Дерново-підзолисті Сірі лісові Чорноземи Каштанові Сіро-бурі Червоноземи	Са, H>Mg Ca>Mg>H Ca>Mg Ca>Mg>Na Ca>Mg, Na, К H>Mg>Ca	10—30 20—40 40—60 15—30 10—20 10—18

Загальну кількість всіх обмінних катіонів, крім Н⁺ і Аl³⁺, називають сумою обмінних катіонів. Залежно від наявності у складі ГВК іонів водню і алюмінію ґрунти поділяють на насичені (Н⁺ і А1³⁺ не містять) і ненасичені основами. При складанні повної агровиробничої чи агроекологічної характеристики ґрунту визначають ступінь насиченості ґрунтового вбирного комплексу (ГВК) основами (СНО), тобто процентний вміст суми увібраних основ (СУО) по відношенню до ємкості вбирання (ЄВ). При цьому ємкість вбирання приймають за 100%, а суму увібраних основ за невідому величину:

СНО (%) = ^{СУО х 100}

^ЄВ

Суму увібраних основ, як і ємкість вбирання виражають у мг-екв/100 г ґрунту. Чим вища ступінь насиченості ГВК основами, тим вища родючість ґрунту. Це пояснюється тим, що увібрані катіони є доступними поживними елементами для рослин, а наявність увібраних протонів водню, навпаки, зумовлюють несприятливий поживний режим.