Показники катіонообмінних властивостей ґрунтів

Властивість Показник Одиниці вимірювання
Катіонообмінна здатність Ємність катіонного обміну − ЄКО м-екв/100 г, ммоль (+)/100 г, смоль (+)/кг ґрунту
Сума обмінних катіонів − ∑обм.кат Те ж
Сума обмінних основ (у насичених основами ґрунтах) − ∑обм.осн Те ж
Склад обмінних катіонів Кількість обмінних Ca2+, Mg2+, Na+, K+, H+,Al3+ Те ж
Частка (%) обмінного катіона від ЄКО або суми обмінних катіонів %

Унаслідок того, що ємність обміну залежить від рН та інших чинників і водночас ґрунти необхідно характеризувати не тільки в умовно вибраному стандартному стані, але і у природній ситуації, розрізняють три види ЄКО.

Ємність катіонного обміну стандартна (ЄКОст). Визначають її за допомогою буферних розчинів при постійному значенні рН. З цією метою прийнято насичувати ґрунт іонами Ba2+ відповідного буферного розчину з рН 6,5. Після насичення ємність визначають за кількістю увібраного ґрунтом Ba2+. Стандартна ємність катіонного обміну дає змогу порівнювати ЄКО ґрунтів з різними кислотно-основними властивостями.

Ємність катіонного обміну реальна, або ефективна (ЄКОеф). Визначають її шляхом обробітку ґрунту небуферними розчинами солей. ЄКОеф характеризує ємність катіонного обміну ґрунту у наближених до реальних кислотно-основних умовах. Доволі часто про реальну ємність катіонного обміну можна робити висновки за показниками суми обмінних катіонів.

Диференційна (рН-залежна) ємність катіонного обміну характеризує приріст ємності катіонного обміну унаслідок зростання рН рівноважного розчину: ∆ЄКО/∆рН. Для того, щоб знайти диференційну ЄКО, насамперед, ґрунт насичують катіонами одного роду із буферних розчинів з різними значеннями рН (наприклад, 6,5 і 8,2), після чого обчислюють або загальний приріст ЄКО, або приріст ЄКО на одиницю рН.

ЄКО у ґрунтах залежить насамперед від гранулометричного складу, домінуючої групи глинистих мінералів та вмісту гумусу. Зокрема, ЄКО у гумусових і елювіальних горизонтах дерново-підзолистих ґрунтів змінюється від 1,4-3,2 до 4,2-6,0 м-екв/100 г або ммоль (+)/100 г ґрунту і залежить переважно від зростання ступеня гумусованості (табл. 5.2). В ілювіальних горизонтах ЄКО зростає унаслідок поважчання гранулометричного складу цих горизонтів (табл. 5.2).

Таблиця 5.2

Ємність катіонного обміну різноманітних ґрунтів (за Н. П. Ремезовим, 1989)

Ґрунт Генетичний горизонт Глибина, см ЄКО м-екв/100 г ґрунту
Дерново-середньопідзолисті супіщані ґрунти на шаруватих водно-льодовикових пісках НЕорн E(h) IE IE Pi 0-10 18-26 50-60 75-85 100-120 3,2 1,4 1,2 1,3 1,3
Дерново-середньопідзолисті легкосуглинкові ґрунти на морені HEорн E I Ip IP P 0-11 32-42 53-63 73-83 93-103 140-150 4,2 6,0 14,8 12,2 13,2 15,6
Ясно-сірі лісові пилувато-легкосуглинкові ґрунти на лесоподібних суглинках HEорн Eh I1(h) I2 Pk 0-10 22-27 41-51 85-95 140-150 14,0 15,0 13,0 17,0 14,8
Сірі лісові пилувато-суглинкові ґрунти на лесоподібних суглинках Heорн Ieh I1(h) I2 0-10 22-27 30-35 47-52 14 15 13 17
Чорнозем типовий суглинковий на лесах H H H H 4-10 10-30 40-50 56-65 74 63 63 58

Достатньо наближеними за змістом до ЄКО поняттями є сума обмінних катіонів і сума обмінних основ. Обмінними вважають будь-які катіони у складі ҐВК, які здатні до обміну на інші катіони. До обмінних катіонів зачислюють H+, Al3+, Ca2+, Na+ та ін.

Обмінними основами називають обмінні катіони (Ca2+, Mg2+, K+, Na+), кислотні властивості яких виражені надзвичайно слабо, тому вони, як кислоти, не впливають на властивості системи. Водночас, за умови заміщення в ҐВК катіонів з чітко вираженими кислотними властивостями (H+, Al3+), обмінні основи “нейтралізують” ҐВК. Власне тому обмінні Ca2+, Mg2+, K+, Na+ ґрунтознавці називають “обмінними основами”.

Ґрунти, у складі обмінних катіонів яких відсутні катіони з чітко вираженими кислотними властивостями (H+, Al3+), називають ґрунтами, насиченими основами. Ґрунти, до складу ҐВК яких входять обмінні катіони з чітко вираженими кислотними властивостями, називають ґрунтами, ненасиченими основами.

Показники катіонообмінних властивостей використовують для характеристики ступеня вираженості деяких ґрунтових процесів. Зокрема, ступінь солонцюватості ґрунтів оцінюють за часткою (%) обмінного (увібраного) Натрію від ЄКО або суми обмінних основ, ступінь насичення ґрунтів основами − за часткою (%) обмінних основ від ЄКО або суми обмінних катіонів.