AGRONEWS dalej opowiada o żyzności gleby i wpływających na nią czynnikach. Jednym z nich jest zdolność do wymiany kationów. Wysoka zdolność oznacza, że gleba może zawierać wiele składników odżywczych potrzebnych roślinom. Jeżeli ten wskaźnik jest niski, składniki odżywcze nie są związane cząsteczkami próchnicy i gliny, dlatego są łatwo wypłukiwane z gleby i przechodzą pod warstwę orną.
Oceniając zdolność gleby do wymiany kationów, należy wziąć pod uwagę trzy czynniki: pojemność wymiany kationów (PWK), nasycenie składnikami odżywczymi i proporcje pomiędzy kationami pierwiastków chemicznych w glebie.
Pojemność wymiany kationów
Pojemność wymiany kationów (sorpcja wymienna) to całkowita liczba kationów jednego rodzaju, która może zostać wyciśnięta z gleby. Im wyższy jest ten wskaźnik, tym bardziej żyzna jest gleba. Oprócz składu mineralogicznego i granulometrycznego gleby, na PWK wpływa zawartość materii organicznej, tzn. wskaźnik ten zależy głównie od ilości gliny i próchnicy w glebie. Jego wartość rośnie również wraz ze wzrostem pH działki.
Nasycenie gleby zasadami
Kompleks glinowo-humusowy może wiązać zarówno zasady przydatne w żywieniu roślin (kationy Ca2+, Mg2+, K+, Na) jak i jony H+ i A13+. Stopień nasycenia zasadami (V) oblicza się jako stosunek sumy zasad wymiennych do całkowitej pojemności wymiany kationów, wyrażony w procentach. W zależności od stosunku, gleby dzieli się na nasycone (V> 80%) i nienasycone (V = 50-70%) zasadami.
Za najlepsze są uważane gleby nasycone zasadami, na przykład czarnoziemy o wysokiej zawartości Ca2+ i Mg2+. Mają odczyn obojętny lub lekko zasadowy. W takich glebach koloidy organiczne i mineralne są przechowywane i akumulowane, co sprzyja wzrostowi całkowitej pojemności sorpcyjnej kationów.
Przeważająca zawartość jonów H+ i A13+ w glebowym kompleksie sorpcyjnym (GKS) powoduje wysoką kwasowość gleby, a z czasem prowadzi do niszczenia minerałów. Kationowa pojemność sorpcyjna zmniejsza się, struktura ulega pogorszeniu. W takich glebach tworzą się niekorzystne stosunki wodno-powietrzne, a na powierzchni stopniowo formuje się skórka.
Stopień nasycenia zasadami służy za podstawę do określenia potrzeb wapnowania gleby. Jeśli V wynosi więcej niż 80%, wapnowanie nie jest potrzebne, jeśli V jest mniejsze niż 50%, potrzeba jest wysoka, w przedziale jest średnia i słaba.
Proporcje kationów
Proporcja pomiędzy kationami potasu, magnezu i wapnia wpływa na potencjalną strukturę gleby. Wapń powoduje poluzowanie struktury gleby, utrzymuje cząstki gliny w pewnej odległości od siebie i działa jako spoiwo między gliną i materią organiczną. Magnez działa w podobny sposób, ale nie wiąże materii organicznej z piaskiem lub cząstkami gliny. Nadmiar potasu i sodu prowadzi do zagęszczenia powierzchni gleby.
Można to zilustrować za pomocą trójkąta strukturalnego, który przedstawia proporcje między jonami Ca+, Mg+ i K, Na, H, AI, Fe. Pokazuje faktyczną strukturę gleby.
Kationy sodu, wapnia, potasu i magnezu są substancjami wiążącymi: zatrzymują cząstki gleby, ale również zapewniają dostateczną odległość między nimi.
Optymalna struktura (ciemnoniebieska plama w trójkącie struktury) to idealna równowaga jonów Ca, Mg i K związanych z gliną i humusem. Położenie czarnej kropki w stosunku do ciemnoniebieskiego obszaru określa, który nawóz jest wymagany do poprawy gleby.
Jeśli czarna kropka znajduje się powyżej niebieskiego obszaru, to zawartość wapnia w glebie jest przekroczona, natomiast brakuje magnezu. Aby polepszyć strukturę gleby, konieczne jest stosowanie nawozów zawierających magnez.
Jeśli czarna kropka znajduje się poniżej ciemnoniebieskiego obszaru, oznacza to, że występuje niedobór wapnia i nadmiar magnezu. Wskazane jest stosowanie nawozu wapniowego.
Mniejsza ilość kationów Ca+ i większa Mg+ nie spowoduje większych problemów bezpośrednio (niebieskie i jasnoniebieskie plamy). Magnez zatrzymuje cząstki gliny na odległości, jak wapń, ale wiąże się z materią organiczną. Jednak zbyt duża ilość K+ sprawia, że gleba jest podatna na zagęszczenie powierzchni. Zbyt mała ilość K+ prowadzi z kolei do obniżenia plonów.
Stan gleby pogarsza się nawet w przypadku zbyt dużej zawartości Na+ w składzie kationów wymiennych: wzrasta stopień degradacji struktury gleby, zwiększa się dyspersja. Ze względu na zmniejszenie porowatości, zwłaszcza niekapilarnej, prędkość filtracji wody zmniejsza się do pełnej wodoodporności.
Laboratoryjna analiza zdolności wymiany kationów
Istnieje wiele różnych metod oznaczania pojemności wymiany kationów i innych wskaźników w warunkach laboratoryjnych. Odróżniają się one wstępną obróbką próbek, rodzajami soli i kationów, procedurą nasycania i ekstrakcji oraz sposobami ostatecznego oznaczania jonów.
Jednak większość tych metod ma większe lub mniejsze błędy wyników. Na przykład, trudno jest określić dokładny skład kationów wymiennych w niektórych rodzajach gleby ze względu na zawartość soli rozpuszczalnych w wodzie, węglanów i gipsu, ponieważ mogą one rozpuszczać się w używanych odczynnikach i zniekształcać wyniki. Ponadto na wyniki badań laboratoryjnych wpływa czynnik ludzki.
Jeszcze większy błąd mają szybkie testy do oznaczania PWK. Dokładność tej analizy zależy od prawidłowego doboru i przetworzenia próbki, jakości odczynników (zmniejsza się w przypadku skażenia, nieprawidłowego przechowywania i po upływie okresu gwarancji), prawidłowego przygotowania roztworów przez spożywcę, błędów podczas miareczkowania i kalibracji.
Natomiast za granicą staje się coraz popularniejsza technologia NIRS — spektroskopia w bliskiej podczerwieni. Zaletą NIRS w porównaniu z innymi metodami jest uzyskiwanie dokładnych wyników w krótszym czasie.
W badaniu NIRS próbka naświetlana jest promieniowaniem z zakresu podczerwieni. Nowoczesny sprzęt w kilka sekund mierzy, jakiej długości fale są odbijane od badanego materiału i jakie są absorbowane. Uzyskane widmo zawiera dokładne informacje o składzie próbki.
Dzięki wynikom badań NIRS rolnik może podjąć natychmiastowe działania w celu, by polepszyć strukturę gleby. Nawiasem mówiąc, wkrótce ta technologia analizy gleby stanie się dostępna również dla białoruskich rolników.
