Proprietatile chimice ale solului

PROPRIETATILE CHIMICE ALE SOLULUI

Proprietatile chimice ale solului, alaturi de cele fizice si biologice, prezinta o importanta deosebita asupra fertilitatii solului, influentand direct cresterea si dezvoltarea plantelor. In cea mai mare parte aceste proprietati depind de coloizii solului si de solutia solului.

1. SOLUTIA SOLULUI SI PROPRIETATILE EI

Apa lichida din sol, incarcata cu diferite substante minerale sau organice aflate in stare de dispersie ionica, moleculara sau coloidala, formand o solutie complexa, se numeste solutia solului. Aceasta, este faza lichida a solului, capabila de a dizolva si transporta in masa acestuia diferite substante minerale si organice.

1.1. Formarea solutiei solului

Principala sursa de aprovizionare a solului cu apa o constituie precipitatiile atmosferice si in mai mica masura panza freatica. La trecerea prin atmosfera, apa din precipitatii dizolva o serie intreaga de gaze si substante pe care aceasta le contine (dioxid de carbon, oxigen amoniacal, oxizi de azot, bioxid de sulf, hidrogen sulfurat, clor etc.). Ajunsa in contact cu solul, apa continua sa dizolve si sa antreneze alte componente din faza solida si gazoasa a acestuia, cum ar fi: dioxid de carbon, amoniac, oxigen, coloizi organici si minerali si diversi ioni. Apa din panza freatica, in timpul ascensiunii capilare, dizolva si antreneaza si ea o serie de componente minerale si organice, in felul acesta se formeaza in sol o solutie complexa, care asigura plantele cu elementele nutritive necesare.

Solutia solului este deci o componenta mobila si activa , care are un rol foarte important in procesul de solificare si in nutritia plantelor.

1.2. Compozitia si concentratia solutiei solului

Solutia solului are o compozitie complexa, determinata de interactiunea ce se realizeaza intre apa si componentii solului. Cercetarile au aratat ca solutia solului contine diverse substante minerale si organice in stare dizolvata sau de dispersie coloidala. Dintre substantele minerale, cele mai importante sunt sarurile acizilor minerali (azotic, azotos, carbonic, clorhidric, sulfuric, fosforic), reprezentate prin nitrati, nitriti, bicarbonati, carbonati, cloruri, sulfati, fosfati de Ca, Mg, Na, K, NH₄ etc. Alaturi de aceste saruri in solutia solului se mai gasesc si diferiti oxizi de fier, aluminiu, mangan etc. Substantele organice din solutia solului sunt reprezentate prin acizii organici cu sarurile lor si prin diferite substante albuminoide, zaharuri, amide, aminoacizi si alte combinatii organice solubile in apa.

Dintre substantele minerale si organice aflate in stare de dispersie coloidala in solutia solului amintim: silicatii argilosi, silicea coloidala, hidroxizii de Fe si Al, acizii humusului etc. In comparatie cu substantele dizolvate, substantele coloidale se gasesc in cantitate mai mica in solutia solului, reprezentand 1/4 - 1/20 din reziduul uscat, in general, cantitatea lor creste de la solurile de stepa spre cele de padure.

Cea mai mare parte dintre componentele solutiei solului se gasesc in stare disociata sub forma de ioni: Ca⁺⁺, Mg⁺⁺, K⁺, Na⁺, NH₄⁺, H⁺, OH^-, CI^-, NO₃^--, PO₄H^--, PO₄H₂^-, SO₄^-- etc.

Raportul intre substantele minerale si cele organice din solutia solului este aproximativ egal cu unitatea la cernoziomuri, subunitar la histosoluri si supraunitar la cele halomorfe.

In ce priveste concentratia solutiei solului, aceasta este mica, prezentandu-se ca o solutie foarte diluata, care contine cateva grame de substante la litru. Astfel, cantitatea de P₂O₅, este de 0,1 - 3 g/1, iar cantitatea de K₂O este de pana la 7,5 g/1. Daca nu s-ar produce o reinoire continua a elementelor nutritive din solutia solului, prin eliberarea lor din complexul coloidal, pe baza legii echilibrului ionic, plantele nu ar avea conditii sa se dezvolte normal.

Compozitia si concentratia solutiei variaza foarte mult de la un sol la altul in functie de urmatorii factorii: cantitatea si calitatea humusului, cantitatea si solubilitatea substantelor minerale, activitatea microorganismelor si plantelor, complexul coloidal al solului, cantitatea de apa din sol si de masurile agrotehnice, agrochimice si ameliorative folosite de om.

Sursa principala de substante nutritive a solului o constituie humusul. Acesta se descompune sub actiunea microorganismelor, punand in libertate o serie intreaga de substante minerale care trec in solutia solului. Humusul este singurul component al solului care contine azot, unul din elementele importante pentru fertilitate.

Continutul, natura si gradul de solubilitate al substantelor minerale din sol influenteaza deasemenea compozitia si concentratia solutiei. Astfel, la solurile puternic levigate din zonele umede, solutia este mai saraca in substante minerale decat cea din zona solurilor de stepa, mai putin levigate. In solurile salinizate si in saraturi solutia este mai concentrata, ajungand chiar pana la sute de grame la litru.

Sarurile solubile prezinta o toxicitate diferita in functie de natura cationului si anionului. In lucrarile sale, Kovda V. A. arata ca fata de sulfatii de sodiu si magneziu, clorurile acestor doua elemente prezinta o toxicitate de 2-3 ori mai mare, iar carbonatul de sodiu are o toxicitate de 4-5 ori mai mare. Influenta nefavorabila consta in cresterea presiunii osmotice a solutiei solului peste presiunea osmotica a sucului celular si in actiunea toxica a ionilor liberi din solutie, ca de exemplu :

• ionul Na⁺: foarte abundent, nu are totusi un efect toxic foarte puternic, deoarece numeroase specii de plante pot sa-1 absoarba in cantitate mare, fara urmari toxice, rolul lui .este mai important in intretinerea unei alcalinitati ridicate a solutiei si in degradarea fizica a solului;
• ionul Ca²⁺: in cantitati moderate este foarte favorabil pentru cresterea plantelor ;
• ionul Mn²⁺: este mai toxic decat ionii de Na⁺ si Ca² ;
• ionul B⁺: desi se gaseste in sol numai in cantitate mica, are probabil cel mai insemnat efect toxic asupra plantelor si in special asupra pomilor fructiferi,
• ionul Cl^-: stanjeneste nutritia cu azot, fosfor si sulf, mai ales la pomii fructiferi (in special citrice), se manifesta prin brunificarea (clorurica) a marginii frunzelor ;
• ionul SO₄^2-: este mai putin toxic decat ionul Cl^-;
• ionul HCO₃^-: produce de obicei cloroza la majoritatea plantelor de cuitura;
• ionul CO₃^2-: are un grad ridicat de toxicitate, dar numai in prezenta Na⁺.

Plantele si microorganismele influenteaza concentratia solutiei din sol astfel: prin extragerea din solutia solului a unor substante nutritive contribuie la saracirea ei, iar prin formarea unor compusi organici si minerali, care raman in sol, contribuie la imbogatirea ei.

O influenta importanta asupra solutiei din sol o are complexul coloidal, care retine in stare adsorbita diferiti cationi. Prin fenomenul de schimb cationic, acestia trec in solutie, mentinand un echilibru stabil. Cu cat solul este mai bogat in complex coloidal si solutia solului dispune de mai multe elemente nutritive.

Concentratia solutiei din sol in saruri solubile depinde atat de cantitatea de apa din sol, scazand odata cu cresterea acesteia, cat si de puterea de solubilizate a fazei lichide. Astfel, in solurile cu activitate biologica intensa, apa devine mai acida si puterea ei de solubilizare creste, in sol exista o tendinta de echilibru intre concentratia diverselor componente, cu toate acestea solutia sufera importante modificari, mai ales pe terenurile irigate. S-a observat existenta unui paralelism intre concentratia solutie din sol si activitatea microorganismelor. Acest lucru ne arata ca sarurile din solutia solului nu sunt numai rezultatul unui simplu proces de dizolvare, ci al unui proces complex de natura biochimica. Aceste procese fiind diferite pentru tipurile de sol, duc la diferentierea compozitiei si concentratiei solutiei din sol.

Compozitia si concentratia solutiei poate suferi diferite modificari prin aplicarea masurilor agrotehnice, agrochimice si ameliorative, care au rolul de a contribui la formarea unei solutii favorabile cresterii si dezvoltarii plantelor.

1.3. Importanta solutiei din sol

Solutia solului constituie sursa de aprovizionare a plantelor cu substante nutritive, iar prin dizolvare si transport contribuie la formarea profilului de sol.

Principala sursa de aprovizionare a solutiei solului cu diferite substante o constituie faza solida, cu care se gaseste in contact permanent si care cedeaza continuu diferite substante ce trec in solutie, de unde sunt folosite de plante. Fertilitatea unui sol se apreciaza mai ales dupa compozitia si concentratia solutiei. Astfel, cu cat solutia solului este mai bogata in substante nutritive, iar raportul dintre ele este mai favorabil dezvoltarii plantelor, cu atat terenul este mai fertil.

Daca solutia solului este saraca in substante nutritive, sau raportul dintre ele nu este corespunzator cerintelor plantelor, productiile obtinute sunt foarte mici. Deci, alaturi de proprietatile fizico-chimice si biologice, fertilitatea este conditionata si de concentratia si cantitatea substantelor din solutia solului.

2. COLOIZII SOLULUI

Faza solida a solului este formata din particule de marimi foarte diferite, de la dimensiunea ionilor si moleculelor, la cea a coloizilor si pana la particule de nisip mai mult sau mai putin grosiere. Particulele in stare de dispersie coloidala din masa solului poarta denumirea de coloizii solului. Acestia sunt constituiti din particulele fine ale solului. Fata de domeniul chimiei unde limita de separare a substratelor coloidale este de 0,1 microni, in pedologie aceasta limita a fost extinsa la 2 microni pentru a cuprinde si argila

Datorita dispersiei foarte inaintate, coloizii formeaza partea cea mai activa a solului, care participa la toate procesele fizico-chimice ce se petrec in sol si care conditioneaza fertilitatea acestuia.

Coloizii din sol se asociaza unii cu altii formand un complex, de aceea poarta denumirea de complex coloidal al solului. Avand ca proprietate principala adsorbtia ionilor sau moleculelor, complexul coloidal se mai numeste complex adsorbtiv, iar datorita faptului ca principalii coloizi ai solului sunt argila si humusul, poarta denumirea si de complex argilo-humic.

In masa solului coloizii se gasesc fie liberi, in stare de dispersie in spatiul lacunar dintre particulele de nisip, praf si argila, fie fixati sub forma de pelicule fine la suprafata acestora.

In mod obisnuit coloizii din sol sunt dispersati in mediu de dispersare (solutia solului) sub forma de micele coloidale.

2.1. Alcatuirea micelei coloidale

Particulele dispersate ale complexului coloidal poarta denumirea de micele coloidale, iar mediul de dispersie, reprezentat prin solutia solului, se mai numeste solutie intermicelara.

O micela coloidala este alcatuita din: nucleu, strat intern de ioni (determinant de potential), strat extern de ioni (compensator), care se imparte in dens si difuz.

Nucleul, este alcatuit dintr-o molecula (in cazul substantelor coloidale cu molecule mari), sau dintr-un fragment al retelei cristaline (in cazul mineralelor care se maruntesc pana la particule coioidale). Avand o suprafata activa mare, nucleul se inconjoara cu molecule capabile sa disocieze sau cu ioni disociati formand stratele ionogene ale micelei colidale.

Stratul intern de ioni este alcatuit din ioni puternic retinuti de nucleu, ce provin din acesta sau din disocierea moleculelor retinute la suprafata nucleului. Acesti ioni determina sarcina electrica a coloidului de aceea mai poarta denumirea de strat de ioni determinant de potential. Daca ionii sunt negativi, coloidul este electronegativ, iar, daca ionii sunt pozitivi, coloidul este electropozitiv.

Stratul extern de ioni este format din ioni de semn contrar fata de stratul intern, determinand compensarea (neutralizarea) sarcinii acestuia, de aceea mai poarta denumirea de strat de ioni compensatori. Ionii din stratul extern sunt atrasi din solutia intermicelara si in functie de forta cu care sunt retinuti se dispun in doua strate: strat dens de ioni compensatori, este alcatuit din ioni puternic retinuti, deci practic imobili si strat difuz de ioni compensatori, este alcatuit din ioni slab legati, care pot fi eliberati in solutia intermicelara.

Nucleul impreuna cu startul intern de ioni formeaza granula coloidala, aceasta impreuna cu stratul dens de ioni compensatori formeaza particula coloidala, iar aceasta impreuna cu stratul difuz de ioni compensatori formeaza micela coloidala.

2.2. Clasificarea coloizilor din sol

Dupa provenienta lor, coloizii din sol pot fi grupati in :

- coloizi minerali, reprezentati prin argila (minerale argiloase), hidroxizi de fier, hidroxizi de aluminiu, silice hidratata etc;

- coloizi organici, reprezentati prin humus (acizi humici) si alte substante huminice;

- coloizi organominerali; reprezentati prin compusi complecsi rezultati prin combinarea coloizilor minerali cu cei organici    ( argilohuminele, fero- si alumino humatii etc.).

In functie de sarcina micelei coloidale, coloizii solului pot fi grupati in: electronegativi, electropozitivi si amfoteri.

Coloizii electronegativi, au stratul intern alcatuit din anioni, din aceasta cauza micela coloidala are sarcina electrica negativa. Din acestia fac parte argila, humusul si silicea coloidala.

Micela coloidala de argila are nucleul alcatuit dintr-un fragment al retelei cristaline a mineralului argilos (caolinit, montmorillonit etc.), stratul intern alcatui din gruparile OH^-, iar stratul extern (dens si difuz) format din cationi de H⁺ si de alte elemente (Ca⁺⁺, Mg⁺⁺, Na⁺, K⁺) retinuti din solutia intermediara.

Micela coloidala de humus are nucleul alcatuit din molecule ale acizilor humici, stratul intern format din anionii gruparilor carboxilice si hidroxilfenolice (COO^- , OH^-), iar stratul extern format din cationi de H⁺ si alte elemente.

Micela coloidala de silice hidratata are nucleul alcatuit dintr-un agregat de molecule de SiO₂. Moleculele de la suprafata agregatului reactioneaza cu apa formand acidul silicic (H₂SiO₃) care prin hidroliza pune in libertate ionii de SiO₂, ce alcatuiesc stratul intern al micelei coloidale si ionii de H⁺ ce alcatuiesc stratul extern de ioni compensatori.

Coloizii electropozitivi, au stratul intern al micelei coloidale alcatuit din cationi, imprimandu-i acestuia o sarcina electrica pozitiva. Principalii coloizi electropozitivi ai solului sunt hidroxizii de fier si de aluminiu.

Micela coloidala a hidroxidului de fier are nucleul alcatuit dintr-un agregat de molecule de Fe(OH)₃, care prin descompunere pun in libertate cationii de FeO⁺ ce formeaza stratul intern de ioni. Stratul extern de ioni compensatori este alcatuit din anioni de CI^-, SO₄^-- etc.

Coloizii amfoteri, au stratul intern de ioni formati din anioni sau cationi, aceasta depinzand de reactia solutiei intermediare. Ei pot avea caracter fie de coloizi electronegativi, fie de coloizi electropozitivi. O astfel de comportare pot avea hidroxizii de fier, hidroxizii de aluminiu, substantele proteice din humus etc.

Astfel, micela de hidroxid de aluminiu are la suprafata nucleului molecule de Al(OH)₃. Aceste molecule in mediul acid se vor descompune in ioni de A1(OH)₂⁺ care alcatuiesc stratul intern de ioni si ioni de HO^-, ce alcatuiesc stratul extern, coloidul fiind electropozitiv. In mediu alcalin, micela de Al(OH)₃ accepta o grupare HO^-, rezultand Al(OH)₄^-, iar in stratul extern vor ramane cationii de H⁺, coloidul fiind electronegativ.

3.PROPRIETATILE COLOIZILOR DIN SOL

3.1. Capacitatea de peptizare si coagulare

Nucleul unei micele coloidale impreuna cu stratul intern de ioni (stratul determinant de potential) poseda o anumita sarcina electrica, negativa sau pozitiva, deci are fata de lichidul intermicelar (electric neutru) un anumit potential numit potential termodinamic.

Stratul dens de ioni compensatori neutralizeaza o parte din sarcinile electrice ale stratului intern de ioni, de aceea particula coloidala (nucleu + strat intern de ioni + strat dens de ioni compensatori) are fata de lichidul intermicelar un potential mai mic, numit potential electrocinetic.

Stratul difuz de ioni compensatori neutralizeaza si restul sarcinilor electrice ale stratului intern, de aceea micela coloidala ar trebui sa fie neutra fata de lichidul intermicelar, daca ionii din stratul difuz nu ar suferi procese de hidratare.

Mentinerea coloizilor in stare de dispersie, suspensie sau peptizare se datoreste potentialului electrocinetic al micelelor coloidale. Cu cat acesta este mai mare, cu atat coloizii sunt mai dispersati. Marimea potentialului electrocinetic depinde de grosimea stratului difuz de ioni compensatori, variind in acelasi sens cu acesta. Grosimea stratului difuz de ioni compensatori depinde de gradul de hidratare al ionilor respectivi, in general, gradul de hidratare al ionilor creste odata cu valenta si cu micsorarea razei ionice.

Cu cat ionii din stratul difuz sunt mai puternic hidratati cu atat potentialul electrocinetic este mai mare, micele se resping intre ele si coloizii se mentin in stare de dispersie, deci au o capacitate de peptizare ridicata. Ionii din stratul dens de ioni compensatori, fiind retinuti cu forte puternice, nu se pot hidrata.

Dupa gradul de hidratare, coloizii se impart in liofili sau hidrofili, cei care se acopera cu un strat gros de apa (humusul) si liofobi sau hidrofobi, cei care retin o cantitate mai mica de apa (unele minerale argiloase).

Cationii adsorbiti influenteaza potentialul electrocinetic si prin gradul lor de disociere. Cu cat acesta este mai accentuat, cu atat cationii respectivi pot trece mai usor in stratul difuz, marind astfel potentialul electrocinetic. Deci, potentialul electrocinetic este, in general, maxim in cazul cationilor monovalenti puternic disociati si hidratati si minim in cazul cationilor bivalenti slab disociati.

Mentinerea particulelor coloidale in stare dispersata se datoreaza fortelor de respingere determinate de potentialul electrocinetic al micelelor. Coloizii dispersati in apa formeaza solutii coloidale denumite hidrosole.

Prin micsorarea potentialului electrocinetic se reduc si fortele de respingere dintre particulele coloidale, iar atunci cand potentialul electrocinetic ajunge la zero (punct izoelectric), particulele coloidale nu se mai resping, se unesc sub forma de agregate, se separa de lichidul intermicelar si se depun, trecand in stare de gel. Fenomenul de trecere a unui coloid din stare de dispersie in stare de gel se numeste coagulare.

Coagularea coloizilor din sol are loc sub influenta diferitelor saruri (electroliti) dizolvati in solutia solului, care prin disociere elibereaza cationi ce preseaza pe cei din stratul difuz, determinand subtierea acestuia si deci, micsorarea potentialului electrocinetic. Cand acesta ajunge la zero, coloizii coaguleaza. Puterea de coagulare a cationilor creste, in general, odata cu valenta si cu micsorarea gradului de hidratare, dupa cum urmeaza: Na⁺, K⁺, NH₄⁺, Mg⁺⁺, Ca⁺⁺, H⁺, Fe⁺⁺⁺, Al⁺⁺⁺. Coagularea se produce la o anumita cantitate de electrolit existent in solutia solului, numit prag de coagulare. Pragul de coagulare este mai mic la electrolitii care prin disociere elibereaza cationi cu putere mare de coagulare si mai mare la ceilalti. Pragul de coagulare mai depinde si de natura coloidului. Astfel, humusul are un prag de coagulare mai ridicat decat argila, deoarece se hidrateaza mult mai puternic.

Coagularea coloizilor sub actiunea cationilor din solutia solului poate fi reversibila si ireversibila. Coagularea este reversibila atunci cand din starea de gel coloidul poate trece din nou in stare dispersa (peptizata). Acest fenomen mai poarta denumirea de floculare. Coagularea este ireversibila atunci cand coloidul nu mai poate trece din stare de gel in stare dispersa, fenomenul purtand denumirea si de pectizare.

Obisnuit, in sol produc o coagulare ireversibila cationii de Ca⁺⁺ si Mg²⁺ si reversibila cei de Na⁺ si H⁺.

Argila si humusul sunt principalii coloizi ai solului, iar stabilitatea lor coagulanta depinde de felul si procentul cationilor adsorbiti. Atunci cand predomina cationii de Ca⁺⁺ si Mg⁺⁺ stabilitatea coagulanta este mare, iar cand predomina cei de H⁺,Na⁺ si K⁺ stabilitatea coagulata a humusului si argilei este mica. Cu cat stabilitatea coagulanta a humusului si argilei este mai mare, cu atat proprietatile solurilor sunt mai bune.

3.2. Capacitatea de adsorbtie a coloizilor

Coloizii solului, fiind substante fin dispersate, poseda la suprafata particulelor energie libera, datorita careia au capacitatea de a atrage si retine o cantitate mare de ioni din solutia intermicelara. Proprietatea coloizilor de a adsorbi din solutia intermicelara diferiti ioni poarta denumirea de adsorbtie ionica. Aceasta insusire reprezinta proprietatea esentiala a coloizilor solului.

Argila si humusul, principalii coloizi ai solului, fiind electronegativi vor retine la suprafata lor numai cationi, dintre care mai frecventi sunt cei de Ca⁺⁺, Mg⁺⁺, K⁺, Na⁺ si H⁺. Fenomenul de retinere a cationilor poarta denumirea de adsorbtie cationica. Humusul are cea mai mare capacitate de retinere (300-600 me/100 g sol), in timp ce argila are o capacitate mai redusa (25-150 me/100 g sol).

Coloizii electropozotivi (care in forma lor tipica se gasesc in procent mai redus in sol), retin din solutia intermicelara anioni, de aceea fenomenul poarta denumirea de adsorbtie anionica. Coloizii amfoteri vor adsorbi din solutia solului atat cationi, cat si anioni, in functie de reactia mediului.

3.3.Capacitatea de adsorbtie moleculara a coloizilor

Fenomenul de adsorbtie moleculara mai este cunoscut si sub denumirile de adsorbtie fizica sau adsorbtie polara.

El consta din atragerea, adsorbtia sau retinerea la suprafata particulelor de sol a unor substante in stare de dispersie moleculara.

Acest fenomen se poate desfasura datorita faptului ca la suprafata particulelor coloidale de sol exista sarcini electrice libere iar in solutia solului se afla unele substante cu molecule dipolare.

In acest sens se poate explica faptul ca solul retine moleculele bipolare de apa sub forma unor pelicule subtiri alcatuite din mai multe strate de molecule de apa (apa higroscopica).

In mod asemanator pot sa fie retinute molecule de amoniac NH₃. El rezulta din procesele de descompunere ale resturilor organice cu azot. O parte din amoniac se pierde in atmosfera prin volatilizare, pe cand alta parte de amoniac ca urmare a retinerii moleculare este recuperat de catre sol.

Deoarece adsorbtia moleculara este un fenomen de suprafata se poate afirma ca valorile capacitatii de adsorbtie moleculara, cresc cu atat mai mult cu cat solurile sunt mai bogate in particule fine, respectiv de la solurile nisipoase spre cele argiloase.

3.4.Capacitatea de adsorbtie cationica .

Fenomenul de adsorbtie cationica mai este cunoscut si sub denumirea de retinere sau adsorbtie fizico-chimica, adsorbtie polara, retinere cationica sau schimb de cationi.

a)     Mecanismul retinerii cationice.

Particulele coloidale sunt inconjurate de ioni de semn contrar celor din stratul determinant de potential. Proprietatea coloizilor de a adsorbi la suprafata lor diferiti ioni se numeste adsorbtie ionica.

Principalii coloizi , argila si humusul, avand sarcina electrica negativa, adsorb cationii, respectiv ionii pozitivi. Ca urmare a faptului ca poate avea loc o inlocuire a cationilor adsorbiti de catre alti cationi care se afla in solutia solului, adsorbtia cationica a fost denumita schimb de cationi.

In procesul de schimb cationic participa atat cationii din stratele compensatoare ale particulelor coloidale, cei care se afla intre foitele elementare ale mineralelor argiloase, cat si cationii ajunsi la suprafata particulelor fine in urma proceselor de dezagregare si alterare puternica.

b)    Legile schimbului de cationi.

Studiul fenomenelor de adsorbtie cationica a relevat ca schimbul cationic nu se petrece haotic, intamplator, ci el este dirijat de anumite legi. In acest sens se remarca urmatoarele legi:

Legea reversibilitatii schimbului cationic

Fenomenele de schimb cationic sunt reversibile. Ca urmare a actiunii acestei legi cationii adsorbiti catre coloizii solului pot fi schimbati de catre cationii din solutia solului.

In mod firesc, in soluri se realizeaza un permanent schimb intre cationii din solutia solului si cei care sunt in stare adsorbita la suprafata particulelor coloidale. Unii dintre acesti cationi care sunt antrenati in acest schimb au un rol esential in nutritia minerala a plantelor K⁺, Mg²⁺, Ca²⁺.

Prin antrenarea lor in solutia solului pot fi utilizati de catre plante iar in alte perioade prin trecerea in stare adsorbita pot fi feriti de fenomenul de eluviere sau spalare in orizonturile inferioare.

Acelasi fenomen se petrece si cu fertilizantii chimici care in prima etapa sunt adsorbiti de catre coloizii solului ca apoi sa fie treptat cedati solutiei solului de unde pot fi preluati de catre plantele de cultura.

Aplicarea de amendamente calcaroase contribuie la inlocuirea cationilor de H⁺ cu cei de Ca²⁺, dar ca urmare a reversibilitatii schimbului cationic se revine la reactia acida.

Legea echivalentei

Conform acestei legi schimbul cationic se realizeaza in proportii echivalente, respectiv cantitatea de cationi preluata din solutia solului de catre particulele coloidale este echivalenta cu cantitatea de cationi ce trece in solutia solului din stratele compensatoare ale coloizilor.

Exemplu: daca o proba de sol este tratata cu acid clorhidric in exces, ionii de hidrogen din solutie vor intra in reactii de schimb cu cationii bazici din complexul adsorbtiv al solului. Cationii bazici Ca²⁺, Mg²⁺, Na⁺, K⁺, vor fi trecuti in solutia solului sub forma de cloruri de Ca, Mg, Na si K. In acest caz cantitatea de acid clorhidric consumata va fi egala cu cea a clorurilor formate, respectiv daca s-au consumat 40 cm³ HCl → 40 m.e. de H⁺ = 1 cm³/ 1 000 ech. Si au rezultat 40 m.e. cationi bazici.

Acest lucru permite a se calcula dozele de amendamente necesare corectarii reactiei acide a solurilor.

Legea echilibrului.

Conform acestei legi schimbul cationic are loc pana cand se stabileste un echilibru care se stinge relativ repede.

Astfel prin tratarea unei probe de sol cu o solutie in exces de acetat de amoniu, cationii din solutie patrund in complex, iar cei din complex trec in solutie. Schimbul cationic se stabileste la un moment dat, cu toate ca nu toti cationii din complex au fost scosi. Daca aceeasi proba va fi tratata din nou cu solutie de acetat de amoniu se vor semnala cationi bazici (Ca²⁺, Mg²⁺)

In conditii normale are loc o destabilizare si o restabilizare permanenta si rapida a echilibrului dintre cationii adsorbiti si cei din solutia solului. Dereglarea echilibrului este determinata de modificarea compozitiei si a concentratiei solutiei solului in ceea ce priveste cationii datorita urmatoarelor cauze:

precipitatii sub forma de ploaie care dilueaza solutia solului si totodata aduc in sol ioni de H⁺ rezultati din disocierea acidului carbonic format prin dizolvarea CO₂ din aerul atmosferic;

alterarea mineralelor si descompunerea substantelor organice, procese prin care se elibereaza numerosi cationi;

aportul de cationi prin incorporarea fertilizantilor;

absorbtia de catre plante a cationilor de K⁺, Ca²⁺, Mg²⁺, din solutia solului.

Orice aport sau pierdere a cantitatii de cationi din solutia solului determina dereglarea echilibrului existent in sol intre cationii adsorbiti si cei din solutia solului. Echilibrul se restabileste relativ repede, datorita complexului coloidal care adsoarbe sau elibereaza cationi. Ca atare se poate afirma ca in soluri exista un echilibru dinamic, care se deplaseaza continuu, in functie de conditiile specifice.

Legea energiei de adsorbtie

Energia de adsorbtie a cationilor de catre coloizi, cat si energia de deplasare a acestora din stare adsorbita in solutia solului este diferita, fiind conditionata de valenta si gradul de hidratare a cationilor respectivi. Asa se explica faptul ca cel mai slab retinuti sunt cationii monovalenti. Exceptie de la aceasta regula face cationul de hidrogen care desi este monovalent este cel mai puternic retinut in complexul coloidal al solului. Aceasta energie de retinere ridicata se explica prin slaba hidratare a cationului de hidrogen care participa in relatiile de schimb cationic cu o singura molecula sub forma de hidroniu (H₃O⁺).

Energia de adsorbtie a principalilor cationi in complexul coloidal se diferentiaza in functie de gradul de hidratare a acestora, intrucat pelicula de apa din jurul cationilor joaca un rol de izolator partial al campului electrostatic. Ca urmare se poate afirma ca odata cu cresterea gradului de hidratare a cationilor scade energia de adsorbtie a acestora.

Din punct de vedere al energiei de adsorbtie principalii cationi ai solului se ordoneaza astfel:

Li⁺< Na⁺< K⁺≈ NH₄⁺ < Mg²⁺< Ca²⁺< Al³⁺< H⁺

Asupra energiei de adsorbtie a cationilor din solutia solului o influenta puternica o prezinta si concentratia lor. Astfel in cazul solurilor halomorfe unde concentratia ionilor de Na⁺ in solutia solului depaseste cu mult pe cea a cationilor de Ca²⁺, cu toate ca energia de adsorbtie a calciului este mult mai mare totusi solul va adsorbi cu precadere cationii de Na⁺ determinand o serie de efecte negative mai ales asupra insusirilor fizice si chimice ale saraturilor.

Indicii ce caracterizeaza capacitatea de schimb cationic

Capacitatea de schimb cationic constituie una dintre cele mai importante proprietati ale solului. Pentru a se caracteriza solurile din acest punct de vedere se utilizeaza mai frecvent urmatorii indici:

capacitatea de schimb pentru baze;

capacitatea de schimb pentru hidrogen;

capacitatea totala de schimb cationic;

gradul de saturatie in baze;

a)     Capacitatea de schimb pentru baze

In complexul coloidal al solului se gasesc adsorbiti cationii bazici si cationii de hidrogen. La unele soluri chiar din orizontul de la suprafata, datorita saturarii lor cu baze apar numai cationii bazici. Astfel de situatii se intalnesc in tara noastra in zona de stepa uscata, unde datorita levigarii slabe a sarurilor greu solubile de Ca si Mg complexul coloidal este saturat in totalitate cu cationi bazici.

Totalitatea cationilor bazici Ca²⁺ + Mg²⁺ + K⁺ + Na⁺ adsorbiti in complexul coloidal al solului poarta denumirea de capacitate de schimb pentru baze sau suma a bazelor de schimb si se noteaza cu S_B, se exprima in m.e. /100 g sol complet uscat la 105⁰C.

Capacitatea de schimb pentru baze la principalele tipuri de soluri ale tarii noastre oscileaza intre limite destul de mari fiind cuprinsa intre 1-50 m.e. /100 g sol.

Cele mai mari valori se intalnesc la solurile bogate in humus, argila, acolo unde complexul coloidal este bine reprezentat, iar cele mai mici valori se intalnesc la solurile puternic levigate, cu caracter acid, chiar daca acestea nu sunt sarace in argila.

In cazul solurilor saturate cu cationi bazici proportia dintre acestia este urmatoarea: 80% Ca²⁺; 15% Mg²⁺; 2,5% K⁺; 2,5% Na⁺.

Exceptie fac solurile saraturate unde cationul de Na⁺ existent in solutia solului in concentratii mari inlocuieste ceilalti cationi bazici din complexul coloidal conform legii energiei de adsorbtie ajungand adeseori la valori ridicate de 15-80 % din capacitatea totala de schimb cationic.

b)     Capacitatea de schimb pentru hidrogen

Majoritatea solurilor prezinta atat cationi bazici cat si cationi de H⁺ adsorbiti in complexul coloidal. Totalitatea cationilor de hidrogen H⁺ adsorbiti in complexul coloidal al solului se defineste ca fiind capacitatea de schimb pentru hidrogen sau hidrogenul adsorbit se noteaza cu S_H. si se exprima in m.e./100 g sol.

In mod obisnuit proportia dintre cationii de H⁺ si cationii bazici adsorbiti este data de gradul de levigare a solurilor si roca mama pe care s-au format si au evoluat acestea. Astfel in zonele uscate cationii bazici sunt in proportie de 100% incat ionul de hidrogen nu apare. Pe masura ce se trece spre zona de stepa mai umeda apar si cationii de hidrogen in proportii reduse.

In zonele mai umede cu soluri acide ei devin predominanti si imprima o influenta nefavorabila asupra starii de fertilitate a acestor terenuri. Daca exista soluri saturate numai cu cationi bazici nu se poate afirma ca exista soluri saturate numai cu cationi de hidrogen. Chiar cele mai acide soluri (podzolul, prepodzolul si districambosolul), prezinta si cationi bazici , valorile S_B =1,6 - 11,8 m.e. /100 g sol, V = 18%.

Capacitatea de schimb pentru hidrogen in conditiile tarii noastre rareori ajunge la valori de 10 m.e./100 g sol fiind depasite doar in cazul solurilor puternic acide.

c)     Capacitatea totala de schimb cationic

Totalitatea cationilor adsorbiti in complexul coloidal al solului reprezinta capacitatea totala de schimb cationic care se noteaza cu T si se exprima in m.e. /100 g sol complet uscat la 105⁰C.

In cazul solurilor saturate cu cationi bazici , capacitatea totala de schimb cationic T=S_B. La solurile care au adsorbiti atat cationii bazici cat si cationii de hidrogen, T=S_B+S_H.

Valorile capacitatii totale de schimb cationic oscileaza intre limite largi respectiv de la 5-100 m.e./100 g sol, fiind mai mari in cazul solurilor bogate in argila de tip montmorillonit si humus, dominat de acizi huminici. Ca atare capacitatea totala de schimb cationic depinde in mare masura si de componenta mineralelor argiloase si a acizilor humici.

d)     Gradul de saturatie in baze

Prin gradul de saturatie in baze se defineste proportia in care complexul coloidal este saturat cu cationi bazici. El se noteaza cu V si se exprima in procente.

Pentru calcularea acestuia se utilizeaza relatia:

S_B S_B

V % = ------- x 100 = ---------- x 100

T S_B+S_H

In cazul solurilor saturate numai cu cationi bazici S_H = 0 deci

S_B

V %= ---------- x 100 = 100 %

S_B + 0

Deoarece practic nu exista soluri saturate in totalitate cu H⁺ valorile lui V pot sa scada pana la cel putin 5% in cazul solurilor podzolice din zona montana.

Gradul de saturatie in baze este un indice foarte reprezentativ al starii de fertilitate, valorile lui fiind specifice fiecarui tip de sol.

Valorile ridicate ale lui V% exprima o slaba levigare, reactie neutra spre alcalina si o serie de insusiri favorabile, exceptie fac solurile saraturate care prezinta V = 100 % dar prezinta cationi de Na⁺ care imprima insusiri foarte nefavorabile.

Valorile scazute ale lui V% reflecta o puternica levigare, debazificare a orizonturilor si respectiv reactie acida si proprietati mai putin favorabile ale solurilor pentru cresterea si dezvoltare a plantelor de cultura.

3.5.Capacitatea de adsorbtie anionica

Fenomenul de adsorbtie anionica se realizeaza prin intermediul particulelor coloidale electropozitive sau a celor cu caracter amfoter (hidroxizii coloidali de fier si aluminiu).

Dintre ionii negativi ai solului cel mai puternic sunt retinuti anionii acidului fosforic PO^3-₄, PO₄H^2-; acidului silicic SiO^2-₃, cat si unii anioni ai acizilor organici. Cel mai slab sunt retinuti anionii acidului clorhidric Cl^-, azotic NO^-₃, azotos NO₂^-. O pozitie intermediara din acest punct de vedere o ocupa anionii acidului sulfuric SO^2-₄ si carbonic CO^2-₃.

Modul de adsorbtie a anionilor este similar cu cel al cationilor, ei fiind retinuti in stratele compensatoare de potential ale coloizilor electropozitivi (Al (OH)₃ ; Fe(OH)₃).

O alta modalitate de retinere o constituie asa numitele "punti de legatura". In acest mod se explica si retinerea anionilor de catre coloizi negativi (argila si humusul). Puntile de legatura sunt reprezentate prin diferiti cationi aflati la suprafata coloizilor electronegativi.

O alta cale de retinere anionica o constituie fenomenul de trecere a anionilor in componenta unor compusi greu solubili sau insolubili, fenomenul purtand si denumirea de adsorbtie chimica sau chemosorbtie.

Chemosorbtia este caracteristica anionilor fosforici, fiind cauzata de formarea unor compusi insolubili in care sunt imobilizati anionii acidului fosforic, care prezinta 3 trepte de neutralizare: H₂PO₄^-; HPO₄^2-; PO₄^3-.

Anionii acidului fosforic se pot gasi in sol sub forma de fosfati de Na⁺, K⁺, Ca²⁺, Fe³⁺, Al³⁺. Cei mai usor levigati sunt fosfatii de Na si K fiind solubili. Cei mai raspanditi sunt fosfatii de calciu, corespunzator celor 3 trepte de neutralizare:

monocalcici Ca(H₂PO₄)₂

dicalcici CaHPO₄

tricalcici Ca₃(PO₄)₂

Fosfatii mono si dicalcici sunt relativ usor solubili iar fosfatul tricalcic este greu solubil, fiind retinut sin sol. Greu solubili sunt si fosfatii de aluminiu si fier ceea ce explica fixarea puternica a fosforului pe solurile acide. Retinerea anionilor fosforici prezinta o importanta majora intrucat pe aceasta cale se pastreaza in sol unul dintre principalele elemente de nutritie a plantelor.

Cunoasterea proceselor de retinere anionica duce la stabilirea corecta a sortimentului de ingrasaminte cu fosfor.

Utilizarea superfosfatului alcatuit din fosfati monocalcici permite ca o parte din anionii fosforici sa fie fixati de catre sol prin retinerea anionica iar o alta parte raman in solutia solului fiind mai usor solubili respectiv accesibili plantelor.

Pe solurile acide, bogate in cationi de hidrogen adsorbit H⁺ si sarace in calciu se pot utiliza eficient si fosfatii tricalcici. Ca urmare a prezentei hidrogenului in complexul coloidal al solului fosfatii tricalcici sunt trecuti in fosfati mono si dicalcici solubili usor utilizati de catre plante. Utilizarea ingrasamintelor cu fosfor usor solubile nu duce la fertilizarea scontata a terenurilor acide adeseori se petrece blocarea anionilor fosforici prin adsorbirea lor ireversibila in complexul coloidal al acestor soluri sau prin trecerea acestora sub forma de compusi greu solubili cu fosfati de fier sau aluminiu.

4. REACTIA SOLULUI

In functie de diferiti factori care contribuie la formarea si evolutia solurilor, solutia acestora are o compozitie variata, continand in stare de dispersie ioni, molecule si substante coloidale. Reactia solului depinde de compozitia solutiei, fiind determinata de raportul dintre concentratia ionilor de H⁺ si OH-. Cand predomina cationii de H⁺, reactia este acida, iar cand predomina anionii de OH, reactia este alcalina. La o concentratie egala intre ionii de H⁺ si ionii de OH^- reactia este neutra.

Ionii de H⁺ si OH^- provin in solutia solului prin disocierea electrolitica a unor compusi minerali si organici, gasindu-se in raport invers proportional. Deci, cu cat creste concentratia ionilor de H⁺, scade concentratia ionilor de OH^- si invers, de aceea, pentru determinarea reactiei, este suficient sa se cunoasca concentratia unuia din cei doi ioni. La nivel international s-a convenit sa se masoare concentratia ionilor de H⁺, care imprima o reactie acida, din aceasta cauza se foloseste si notiunea de aciditate in loc de reactie.

In functie de locul unde se gasesc ionii de H⁺, aciditatea solului este de doua feluri: actuala si potentiala. Aciditatea actuala, este data de concentratia ionilor de H⁺ aflati liberi in solutia solului in timp ce aciditatea potentiala este data de concentratia ionilor de H⁺ retinuti in complexul coloidal al solului.

4.1.Aciditatea actuala sau pH-ul

Aciditatea actuala este cunoscuta si sub denumirea data de Sorensens, respectiv pH-ul solului.

Aciditatea actuala este determinata de concentratia ionilor de hidrogen la un moment dat in solutia solului. Din punct de vedere matematic pH-ul este logaritmul in baza 10 al concentratiei ionilor de hidrogen din solutia solului. El are valori matematice cuprinse intre 1-14. Cand valoarea pH=7 solul este neutru, pH >7 solul este alcalin, iar la un pH < 7 solul este acid. Solurile din tara noastra au pH-ul in H₂O cuprins intre 3,5 si 9,5.

Aprecierea reactiei solurilor se face in urma determinarilor de laborator si pe baza criteriilor stabilite de I.C.P.A. Astfel, s-au delimitat 11 clase de reactie a solului, in functie de valorile pH-ului in suspensie apoasa la un raport de 1:2,5, sol solutie.

4.2. Aciditatea potentiala.

Este determinata de ionii de hidrogen adsorbiti in complexul coloidal al unui sol.

In vederea caracterizarii aciditatii potentiale s-au delimitat 3 forme ale acesteia, care sunt de altfel etape succesive de separare a cationilor de hidrogen din complexul coloidal al solului.

a)     Aciditatea de schimb (As)

Aceasta forma se pune in evidenta prin tratarea unei probe de sol cu o solutie (1 n) normala a unei sari neutre (KCl, NaCl, CaCl₂)

Se realizeaza un schimb echivalent intre cationii sarii neutre, respectiv K⁺ si ionii de hidrogen.

Acidul format se titreaza cu o baza puternica de NaOH si astfel se afla valoarea aciditatii de schimb in m.e./100 g sol

b) Aciditatea hidrolitica (A_H)

Se poate determina     prin tratarea probei de sol cu o sare care hidrolizeaza alcalin (formata dintr-o baza puternica si un acid slab).

Acetat de Na⁺ la pH= 8,2

Acidul acetic format se titreaza cu o baza puternica 0,1 n NaOH si se afla Ah exprimata in m.e./100 g sol. Valorile aciditatii hidrolitice sunt frecvent utilizate la calculul:

q      capacitatii totale de schimb cationic

T = S_B + Ah . 2,17

q      amendamente: CaCO₃ = Ah x 1,5 t/ha

CaO = Ah x 0,84 t/ha

c) Aciditatea de neutralizare

Este acea forma a aciditatii potentiale care se pune in evidenta prin tratarea unei probe de sol cu o baza puternica. In acest mod sunt inlocuiti toti cationii de H⁺ din complexul coloidal de catre cationii bazici folosita la neutralizarea aciditatii.

Valorile aciditatii de neutralizare sunt mai rar utilizate in practica agricola.

4.3. Importanta reactiei solului

Cunoasterea reactiei solului prezinta importanta atat pentru caracterizarea pedologica a solurilor, cat si pentru problemele practice pe care le ridica agricultura intensiva.

In cercetarile pedologice cunoasterea valorii pH-ului si a aciditatii potentiale ne dau indicatii pretioase asupra proceselor de geneza si ne ajuta la stabilirea tipurilor de sol. Astfel, solurile formate in zona de stepa au, in general, o reactie alcalina, solurile din zona de silvostepa au o reactie slab acida sau neutra, iar solurile din zonele de padure au o reactie acida. In functie de valoarea pH-ului, tipurile de sol din tara noastra se grupeaza dupa cum urmeaza (tabel 1).

Reactia are o puternica influenta asupra dezvoltarii microorganismelor din sol. Astfel, bacteriile prefera o reactie de la slab acida la alcalina (pH 6-8), actinomiceteie prefera o reactie neutra sau alcalina (pH 7 - 7,5), iar ciupercile se dezvolta in conditii de reactie acida (pH 4-5).

De reactia solului depinde dezvoltarea in bune conditiuni a vegetatiei spontane si cultivate. In decursul timpului diferite specii de plante spontane s-au adaptat la anumite conditii, devenind chiar 'indicatoare' de reactie. Astfel, Nardus stricta, Vaccinum myrtillus etc. indica o reactie puternic acida, iar Static gmelini, Puccinellia distans, Salicornia herbacea, Sueda maritima etc. indica o reactie puternic alcalina.

Tabelul nr. 1

Aprecierea reactiei solurilor dupa valorile pH

Majoritatea plantelor agricole se dezvolta in conditii bune la o reactie de la slab acida pana la slab alcalina. Unele plante agricole prefera reactia acida (cartotul, lupinul, orzul, secara) iar altele prefera reactia alcalina (lucerna, spaceta etc.). Cunoscand reactia solurilor, se pot amplasa corespunzator culturile agricole (tabel 2.)

Reactia influenteaza regimul diferitelor elemente si rm'croelemente din sol cu repercursiuni asupra cresterii si dezvoltarii plantelor. Astfel, solurile acide sunt sarace in calciu, bor, molibden, cobalt etc. ca urmare a levigarii lor sau a blocarii sub forma de compusi neaccesibili, in solurile cu reactie puternic acida.

Se elibereaza in solutie o cantitate prea mare de fier, mangan si mai ales, aluminiu, care devin toxice pentru dezvoltarea plantelor. De reactia solului depinde si accesibilitatea fosforului pentru plante. La un pH intre 5 si aproximativ 7, fosfatii au o solubilitate buna si fosforul poate fi folosit pentru plante. Cand valoarea pH scade sub 5, fosforul trece sub forma de fosfati de fier si aluminiu, care sunt insolubili, si deci, plantele nu-i mai pot folosi. In conditiile de reactie alcalina, fosforul trece sub forma de fosfat tricalcic care este greu solubil, si deci, in aceste zone pot aparea carente de fosfor.

Tabel 2.

Intervalul optim al pH-ului solului pentru vita de vie, pomi si arbusti fructiferi, legume, plante ornamentale s.a.

Solurile acide au complexul coloidal saturat de ioni de hidrogen, de aceea au proprietati fizice nefavorabile. Astfel, structura este slab formata sau degradata, porozitatea este redusa, permeabilitatea mica pentru apa si aer etc. Prin urmare reactia acida imprima solurilor proprietati fizice, chimice si biologice nefavorabile, din aceasta cauza capacitatea productiva a acestor soluri este scazuta.

Si reactia puternic alcalina are influenta nefavorabila asupra proprietatilor si capacitatii productive a solurilor. Practic, plantele incep sa sufere atunci cand valoarea pH creste peste 8,5.

Solurile puternic alcaline sunt bogate in saruri solubile (mai ales in carbonat de sodiu) si au complexul coloidal saturat cu sodiu. Concentratia ridicata de saruri solubile in solutia solului face ca aceasta sa capete o presiune osmotica mare, care o depaseste pe cea de sugere a radacinilor, in aceste conditii, plantele nu mai pot absorbi apa din sol impreuna cu elementele nutritive, manifestandu-se puternic fenomenul de seceta fiziologica. Reactia puternic alcalina determina blocarea unor microelemente ( Cu, Zn, Bo, Mo etc.), iar prezenta sodiului in cantitate mare imprima solurilor proprietari fizice complet nefavorabile. La solurile puternic alcaline, proprietatile fizice, chimice si biologice sunt mai nefavorabile decat la solurile acide, ele fiind practic nefertile.

Cunoscand efectul negativ al reactiei solurilor, se pot lua cele mai corespunzatoare masuri pentru ameliorarea si folosirea lor rationala. Astfel, pentru ameliorarea solurilor acide, se folosesc amendamente pe baza de carbonat sau oxid de calciu (CaCO₃, CaO). Cu bune rezultate se pot folosi si diferite reziduuri industriale ( spuma de defecatie, praful de ciment, cenusa de termocentrala, reziduul calcaros de la fabricile de ingrasaminte minerale etc.)

Ameliorarea reactiei puternic alcaline este mult mai complicata, realizandu-se prin administrarea de amendamente pe baza de gips sau fosfogips concomitent cu aplicarea de spalare si a lucrarilor de desecare.

La fertilizarea solurilor cu ingrasaminte minerale, se are in vedere reactia solurilor. De regula, pe solurile acide se aplica ingrasaminte cu reactie bazica, iar pe cele alcaline se aplica ingrasaminte cu reactie acida. O atentie deosebita trebuie acordata ingrasamintelor cu fosfor. Pe solurile acide, datorita puterii mari de solubilizare a acestora, se aplica ingrasaminte pe baza de fosfat tricalcic si chiar a fosforitelor brute. Eliberarea treptata a ionului de fosfor pe aceste soluri prezinta si avantajul ca nu poate fi blocat sub forma de fosfati de fier sau aluminiu. Pe solurile alcaline se recomanda aplicarea supersfofatului usor solubil (fosfat monocalcic si dicalcic).

Actiunea daunatoare a reactiei puternic acide sau puternic alcaline este cu atat mai mare, cu cat solurile sunt mai sarace in substante nutritive. De aceea, aplicarea ingrasamintelor organice amelioreaza efectul negativ al reactie, dar nu-1 inlatura total.

5. CAPACITATEA DE TAMPONARE A SOLULUI

Insusirea solului de a se opune tendintei de modificare a concentratiei unui ion (H⁺, OH^-, K⁺, Ca⁺⁺ etc.) din solutia solului, prin influenta reciproca dintre faza solida si faza lichida, se numeste capacitate de tamponare. Aceasta capacitate de tamponare nu este aceeasi pentru toti ionii si pentru toate solurile.

Notiunea de capacitatea de tamponare este foarte strans legata de aceea de pH. Capacitatea solului de tamponare pentru pH este insusirea solului de a se opune oricarei tendinte de modificare a pH -ului in mod brusc.

Aceasta capacitate de tamponare se datoreaza prezentei in sol, in principal a complexului coloidal (argilohumic) cu puternice suprafete adsorbante si a acizilor slabi impreuna cu sarurile lor (acid carbonic - carbonat - bicarbonat, acid fosforic - fosfati etc.), dar si a unor substante amfotere (capabile sa disocieze acid cand reactia mediului tinde sa devina bazica si in stare sa disocieze bazic cand reactia mediului tinde sa devina acida), cum sunt acizii humici si A1(OH)₃, Zn(OH)₂ etc.

Cel mai important sistem de tampon al solului il constituie complexul argilohumic, care este fie saturat cu baze, fie in parte cu baze si in parte cu hidrogen, niciodata numai cu hidrogen.

Capacitatea de tamponare a solului se poate pune in evidenta prin tratarea solului cu solutii (0,1 n) de HCl si NaOH. Au loc reactii din care rezulta ca ionii capabili sa modifice reactia solului, nu mai pot influenta, deoarece ionii de H⁺ au intrat in complexul coloidal iar ionii de OH in moleculele de apa.

Pentru a se aprecia capacitatea de tamponare a unui sol este necesara determinarea variatiei valorilor pH ale solului, prin adaugarea unor cantitati crescande de baze sau acizi. Prin inscrierea valorilor obtinute intr-un sistem de axe, se obtin curbe de tamponare caracteristice fiecarui sol.

Capacitatea de tamponare a solului este dependenta de valoarea complexului argilohumic (T), fiind foarte mica la solurile nisipoase si sarace in humus (care se acidifica usor si inregistreaza variatii insemnate ale pH-ului) si foarte mare la solurile argiloase (si bogate in humus).

In functie de valoarea complexului coloidal, tamponarea pentru pH se face pana la o anumita limita, dupa care excesul de acizi sau baze poate sa modifice reactia solului.

Teoretic, cea mai mare capacitate de tamponare, atat pentru acizi cat si pentru baze, este realizata cand gradul de saturatie in baze are valori in jur de 50% (intre 30% si 70%), iar pH-ul are valori 4,8-5,7. O buna capacitate de tamponare au solurile cu pH-ul cuprins intre 6,5 si 7,2 si cu gradul de saturatie in baze mai mare de 80-90% (cernoziomurile, cernoziomurile cambice etc.)

Solurile la care in complexul coloidal sunt retinuti un numar mare de ioni de H⁺ (exemplu podzolul), au capacitatea de tamponare numai pentru baze. Solurile cu complexul coloidai saturat in intregime cu cationi bazici    (unele rendzine) au capacitate de tamponare numai pentru acizi.

Cunoasterea capacitatii de tamponare a solului oferta indicatii pretioase referitoare la utilizarea amendamentelor si ingrasamintelor. Astfel:

pentru corectarea reactiei acide a solului se recomanda folosirea carbonatului de calciu, iar pentru corectarea reactiei alcaline puternice este indicat gipsul ; folosirea inversa a CaCO₃ si a CaSO₄ . 2H₂O determina obtinerea unor situatii cu totul contrare scopului urmarit si anume, formarea unor reactii si mai acide sau si mai alcaline (in primul caz datorita aparitiei acidului sulfuric, iar in al doilea caz datorita aparitiei carbonatului de sodiu);

la solurile care nu au capacitate de tamponare pentru acizi nu se recomanda folosirea ingrasamintelor fiziologice acide ;

la solurile care nu au capacitatea de tamponare pentru baze nu se recomanda folosirea substantelor fertilizate cu reactie alcalina;

la solurile cu capacitate de tamponare slaba se recomanda aplicarea ingrasamintelor in doze ,mici si la intervale scurte;

la solurile cu capacitate de tamponare puternica sunt indicate doze de ingrasaminte in cantitate mare si la intervale lungi de timp.