Προβλήματα Γονιμότητας στα όξινα εδάφη και τρόποι βελτίωσής τους

Παρουσίαση με θέμα: "Προβλήματα Γονιμότητας στα όξινα εδάφη και τρόποι βελτίωσής τους"— Μεταγράφημα παρουσίασης:

1 Προβλήματα Γονιμότητας στα όξινα εδάφη και τρόποι βελτίωσής τους

2 Τι είναι οξύτητα Στα όξινα εδάφη η εδαφική διάλυση περιέχει περισσότερα ιόντα υδρογόνου (Η+) από ότι (ΟΗ-) και στα αλκαλικά εδάφη η εδαφική διάλυση περιέχει περισσότερα ιόντα (ΟΗ-) από ότι (Η+). Ο σκοπός μας είναι να εξετάσουμε τις αιτίες για τις ποικίλες συγκεντρώσεις των Η+ και ΟΗ- που είναι υπεύθυνες για το εύρος των τιμών του pΗ των εδαφών που κυμαίνονται συνήθως μεταξύ του 4-10.

3 Το καθαρό νερό που δεν βρίσκεται σε επαφή με την ατμόσφαιρα έχει ουδέτερη αντίδραση, είναι ουδέτερο, δηλαδή η συγκέντρωση των ιόντων Η είναι ίση με την συγκέντρωση των ιόντων ΟΗ, και το pH είναι 7. Για την καλλίτερη κατανόηση θεωρούμε ότι το νερό συντίθεται από μόρια νερού (H2O), ιόντα υδρογόνου (H+) και ιόντα υδροξυλίου (OH-). Το νερό (HOH) διϊσταται ή ιονίζεται ως ακολούθως HOH ⇄ H+ + OH- Σε ισορροπία η αντίδραση κινείται έντονα προς τα αριστερά και παράγεται η ακόλουθη σύσταση της υδατικής διάλυσης εκφρασμένη σε moles / litres: Στους 25οC 1 lt νερού ζυγίζει 997 gr και 1 mole νερού ζυγίζει 18gr.

4 ¨Ετσι αν διαιρέσουμε τα γρ / 18 βρίσκουμε πόσα mole νερού περιέχονται σε ένα διάλυμα 1 lt καθαρού νερού. 997 / 18 = 55.4 moles / lt Από αυτά: 55, είναι moles / lt HOH αδιάστατα και τα 0, διϊσταται και δίδει 0, είναι moles / lt H+ 0, είναι moles / lt OH- Άθροισμα: 55, είναι moles / lt H2O 55, είναι moles / lt HOH αδιάστατα (x ) = 0, είναι moles / lt H+ (x ) = 1 0, είναι moles / lt OH- (x ) = 1 55, είναι moles / lt H2O (x ) = (Άθροισμα) Δύο σημεία πρέπει να σημειώσουμε. 1. ΜΟΜΟΝ μόριο νερού από 554 εκατομύρια ιονίζεται (διΐσταται) 2. Ο Αριθμός ή η συγκέντρωση ή τα moles /lt των ιόντων Η+ είναι ίσος με αυτά του ΟΗ-

5 Η κλίμακα το pH έχει επινοηθεί για ευκολία για να εκφράσει τις πολύ-πολύ μικρές συγκεντρώσεις των ιόντων Η+ που απαντούν στο νερό και σε πολλά και σπουδαία βιολογικά συτήματα. Το pH ορίζεται σαν: Όπου [Η] είναι η συγκέντρωση ιόντων Η σε moles/lt Και το pH του καθαρού νερού υπολογίζεται ως ακολούθως: Κάθε μονάδα μεταβολής στο pH αντιστοιχεί και σε δέκα φορές μεταβολή στην συγκέντρωση των ιόντων Η+ και ΟΗ- όπως φαίνεται στο παρακάτω σχήμα

6

7 HOH ⇄ H+ + OH- H σταθερά διάστασης του νερού, ΚW είναι (Η) (ΟΗ) και έχει μια τιμή ίση με (mol l-1)2 στους 25οC. Στο καθαρό νερό: (H)=(OH)=10-7 mol L-1 και το pH = 7. Τι συμβαίνει στο pH του καθαρού νερού που δεν είναι σε επαφή με το αέριο CO2, όταν ρίξουμε μέσα Ένα ισχυρό οξύ Μια ισχυρή βάση 3. Ένα άλας (π.χ ΝaCl) , που προέρχεται από ισχυρό οξύ και ισχυρή βάση 4. Ένα άλας (π.χ CaCO3) που πρόέρχεται από ισχυρή βάση και ασθενές οξύ 5. Ένα άλας [ (NH4)2SO4 ] που προέρχεται από ισχυρό οξύ και ασθενή βάση Ένα οξύ προσφέρει στο διάλυμα Η, αυτά ενώνονται με τα ΟΗ του νερού, σχηματίζουν μόρια νερού και έτσι μειώνεται η συγκέντρωση των ΟΗ <10-7, και υπάρχει τότε περίσσεια ιόντων Η >10-7, και το pH <7. Το αντίθετο συμβαίνει με την πρόσθεση μιάς βάσης. Το pH στα εδάφη κυμαίνεται από περίπου 3-10 ( molH+l-1)

8 Σημειώστε ότι ένα οξύ είναι μια ουσία που είναι πηγή ιόντων Η+ σε ένα διάλυμα, ενώ μια βάση είναι μια ουσία που ενώνεται με τα ιόντα Η+.

9 Μια εδαφική διάλυση αποκτά:
Στην περίπτωση που το νερό είναι σε επαφή με το CO2 , και αυτό συμβαίνει στην φύση, τότε το νερό απορροφά CO2 από την ατμόσφαιρα, αντιδρά με αυτό και σχηματίζει ανθρακικό οξύ. Αυτό είναι ένα ασθενές οξύ και διϊσταται για να ελευθερώσει ιόντα Η+, HCO3-, και CO32-. Καθαρό νερό σε ισορροπία με το CO2 της ατμοσφαίρας σε συγκέντρωση 0.03% v/v, έχει ένα pH=5.6. Μια εδαφική διάλυση αποκτά: Eνα pH μικρότερο του 5.6, έάν το έδαφος συμπεριφέρεται σαν οξύ, ή Ένα pH μεγαλυτερο του 5.6 εάν το έδαφος συμπεριφέρεται σαν βάση.

10 ΔΗΜΙΟΥΡΓΙΑ ΟΞΙΝΩΝ ΕΔΑΦΩΝ
ΔΗΜΙΟΥΡΓΙΑ ΟΞΙΝΩΝ ΕΔΑΦΩΝ Η διαδικασία (process) της οξίνισης των εδαφών, αλλαγή του pH του εδάφους προς τις χαμηλότερες τιμές της κλίμακας του pH, προκαλεί σημαντικές αλλαγές στην σχέση εδάφους-βλάστησης επειδή το pH ασκεί πολλές και διάφορες επιδράσεις σε όλες τις χημικές, βιολογικές και φυσικές διαδικασίες και στις εδαφικές ιδιότητες. To pH επηρεάζει: Την διαθεσιμότητα των θρεπτικών στοιχείων Την Χημική αποσάθρωση των πετρωμάτων και ορυτών Τον σχηματισμό νέων ορυκτών Την Χουμοποίηση Την βιολογική δραστηριότητα Τον σχηματισμό συσσωματωμάτων Την μετακίνηση της αργίλου

11

12 Η ένταση της οξύτητας, το pH το οποίο αναπτύσσεται και μετράται, εξαρτάται όπως και οι άλλες εδαφικές ιδιότητες από την αλληλεπίδραση των παραγόντων σχηματισμού του εδάφους, όπως . Μητρικό υλικό Κλίμα Βλάστηση Βιολογική δραστηριότητα Χρόνο Διαχείριση

13 Η διαχείριση που δέχεται κάθε εδαφική επιφάνεια μεταβάλει σημαντικά το ισοζύγιο των προϊόντων που παράγονται από τις εδαφογενετικές διεργασίες που λαμβάνουν χώρα μέσα στο έδαφος. Σε μια δεδομένη περιοχή η έκταση και ο ρυθμός με τον οποίο το έδαφος γίνεται όξινο εξαρτάται τόσο από την οξύτητα που παράγεται στο έδαφος ή και από αυτήν που εισάγεται στο έδαφος από διάφορες πηγές, όσο και από την ικανότητα των εδαφικών συστατικών να αντιστέκονται στην διαδικασία οξίνισης των εδαφών , όπως η έκπλυση. Η οξίνιση των εδαφών είναι συνήθης σε όλες τις περιοχές όπου η βροχόπτωση είναι αρκετά υψηλή και εκπλύνει σημαντικές ποσότητες ανταλλαξίμων κατιόντων από τα επιφανειακά εδαφικά στρώματα. Ένα έδαφος γίνεται όξινο εάν τα ιόντα Ca2+, Mg2+ , K+ και Na+ εκπλύνονται από εδαφικό προφίλ με ταχύτερους ρυθμούς απ’ότι αυτά απελευθερώνονται από την διαδικασία αποσάθρωσης . Ετσι τα ιόντα H+ και Al3+ επικρατούν πάνω στις ανταλλάξιμες θέσεις του εδαφικού συμπλόκου.

14 Μεταβολές στην οξύτητα εντός του εδαφικού προφίλ μπορούν ποσοτικά να προσδιορισθούν κάνοντας τον ισολογισμό μεταξύ των ιόντων H+ που μπορούν να προστεθούν από οποιαδήποτε εν δυνάμει πηγή ιόντων H+ και εκείνων των ιόντων H+ που χάνονται προς οποιοδήποτε αποροφητήρα (σφουγγάρι, sink) ιόντων H+. Ετσι λέμε ότι υπάρχει μια προσθήκη ιόντων H+ όταν από μια διαδικασία (process) απελευθερώνονται ανιόντα χωρίς μια ταυτόχρονη απελευθέρωση ισιδυνάμου ποσότητας κατιόντων, ή όταν μια διαδικασία απομακρύνει περισσότερα κατιόντα (+) απ’ ότι ανιόντα (-) από ένα σύστημα. Η ισσοροπία φορτίων πρέπει να διατηρηθεί και το έλλειμμα θετικών φορτίων του διαλύματος συμπληρώνεται από H+. Το αντίθετο επίσης συμβαίνει, δηλαδή υπάρχει μια απομάκρυνση (απώλεια) Η+ στην περίπτωση που μια διαδικασία (process) απελευθερώνει περισσότερα κατιόντα απ’ ότι ανιόντα ή όταν μια διαδικασία απομακρύνει περισσότερα ανιοόντα (-) απ’ ότι κατιόντα (+) από ένα σύστημα. Το αξίωμα της διατήρησης της ισσοροπίας των φορίων πρέπει να επιτευχθεί και το έλλειμμα αρνητικών φορτίων συμπληρώνεται με την απελευθέρωση (ΟΗ-).

15 Μικροβιακή δραστηριότητα (Αναπνοή-ανοργανοποίηση οργανικής ουσίας)
Μια καθαρή αύξηση των Η+ θα προξενήσει την αντικατάσταση των άλλων κατιόντων από τις θέσεις ανταλλαγής συνήθως Ca+Mg, και εν συνεχεία αυτά μπορούν να απομακρυνθούν από το σύστημα με την έκπλυση. Στην συνέχεια θα δούμε τις πηγές εκείνες που έχουν την δυνατότητα να λειτουργήσουν ως πηγές παραγωγής οξύτητας, και ανάμεσα σ’αυτές μπορούμε να αναφέρουμε. Βλάστηση Μητρικό υλικό Μικροβιακή δραστηριότητα (Αναπνοή-ανοργανοποίηση οργανικής ουσίας) Δραστηριότητα του ριζικού συστήματος (Αναπνοή και προσλήψη στοιχείων) Πρόσθεση Ατμοσφαιρικής οξύτητας Πρόσθεση οξύτητας από την χρήση των λιπασμάτων Διαδικασία έκπλυσης. Η κάθε μία από τις ανωτέρω θα αναπτυχθεί ξεχωριστά.

16 1. Βλάστηση Η βλάστηση επηρεάζει την διαδικασία της οξίνισης μέσω:
1. Βλάστηση Η βλάστηση επηρεάζει την διαδικασία της οξίνισης μέσω: του είδους (όξινη, βασική) της οργανικής ουσίας, της δραστηριότητας του ριζικού συστήματος, της αναπνοής των ριζών, και της πρόσληψης θρεπτικών στοιχείων. Διαλυτές οργανικές ενώσεις βρίσκονται μέσα στο νερό έκπλυσης και προέρχονται από τα σηπόμενα φύλλα, τα διάφορα φυτικά υπολείμματα και την οργανική ουσία του εδάφους. Το pH του νερού που διαπερνά όλους τους εδαφικούς ορίζοντες του προφίλ ενός ποντζολικού εδάφους (podzol soil), κυμαίνεται από Το εισερχόμενο νερό είναι περισσότερο όξινο (pH=4) από αυτό του καθαρού νερού που είναι σε ισορροπία με το CO2 της ατμοσφαίρας και τα οργανικά στρώματα το κατεβάζουν το pH ακόμη περισσότερο (pH=3.5).

17 Κάτω από αυτές τις συνθήκες το Aluminum ελευθερώνεται μέσα στην εδαφική διάλυση στον ορίζοντα Β, αλλά αυτό καθιζάνει (precipitated) όταν τα ορυκτά που αποικοδομούνται στο C ορίζοντα αυξάνουν το pH στο 6. Ο πίνακας 1 δείχνει τις τιμές του pH που παράγονται από τους διαφόρους τύπους των υπολειμμάτων των δένδρων.

18 Υπάρχουν διαφορές στο είδος της οργανικής ουσίας που παράγουν τα διάφορα είδη των δασικών φυτών, αλλά περισσότερη σημασία έχουν οι διαφορές στο μητρικό υλικό στο να επηρεασθεί (να ελεγχθεί) η οξύτητα των φυτικών υπολειμμάτων. Τα είδη των δένδρων, οι αρχικές εδαφικές συνθήκες και το ποσοστό και το είδος της φυτικής μάζας που απάγεται, είναι σημαντικοί παράγοντες που επιδρούν μακροχρόνια μέσω του παράγοντα της βλάστησης στην εδαφική οξύτητα. Η ανάπτυξη της οξύτητας έχει σαν αποτέλεσμα τις απώλειες σε Ασβέστιο, και Μαγνήσιο από το έδαφος τόσο από αυτό το Ca και το Mg που ελευθερώνεται κατά την αποσάθρωση των ορυκτών όσο και αυτών των ποσοτήτων του Ca και Mg που χάνονται από τις επιφάνειες ανταλλαγής. Τα κατιόντα χάνονται μαζί με τα ανιόντα τα οποία δεν είναι προσρροφημένα

19

20

21 2. Μητρικό Υλικό Το νερό της βροχής, όταν απουσιάζουν τα οξείδια του θείου και του αζώτου, είναι ένα αραιό διάλυμα του ανθρακικού οξέος που έχει pH 5.65, κάτω από την μερική πίεση του διοξειδίου του άνθρακος της ατμοσφαίρας. Η διάλυση του CO2 που παράγεται από την εδαφική αναπνοή χαμηλώνει το pH ακόμη περισσότερο. Τα εδαφικά ορυκτά διαλύονται όταν έλθουν σε επαφή με μια διάλυση του CO2, δηλαδή με μια διάλυση του ανθρακικού οξέος (H2CO3), και η εδαφική διάλυση που παράγεται και διαπερνά το έδαφος θα έχει ένα pH που θα εξαρτάται από την σύσταση των ορυκτών του εδάφους. Αλκαλικές εδαφικές διαλύσεις παράγονται όταν το νερό διαπερνά ανθρακικά ορυκτά και υδροξείδια. Εάν δεν υπάρχουν ανθρακικά ορυκτά τότε παράγονται ουδέτερες ή ελαφρώς αλκαλικές διαλύσεις. Ορυκτά που γεννιούνται στο έδαφος (Pedogenic minerals) είναι συνήθως όξινα, και απελευθερώνουν ιόντα H+ κατά την αποσάθρωσή τους από το εδαφικό νερό.

22 Ο Stumm και ο Morgan έχουν παρουσιάσει τις αρχές της χημείας που διέπουν την σύσταση της διάλυσης που διαπερνά τα διάφορα μητρικά υλικά και ο πίνακας 2 που ακολουθεί δίδει τέτοια παραδείγματα της σύστασης των νερών που στραγγίζουν από διάφορα πετρώματα.

23 Έτσι η χημική σύνθεση της διάλυσης που στραγγίζει κάτω από διάφορα πετρώματα είναι διαφορετική.
Σε μια τέτοια σύσταση της διάλυσης (pH 6,6-8,0), η συγκέντρωση του Al3+ είναι πολύ χαμηλή, συνήθως δεν παρουσιάζεται και αποτελεί ένα συστατικό αυτού που ονομάζουμε υπολείμματα των ορυκτών. Σ’ αυτή την περίπτωση δεν υπάρχει τάση να αναπτυχθεί οξύτητα με βάση (με γενεσιουργό αιτία) την διάλυση των ορυκτών. Μητρικά υλικά και ορυκτά μπορούν να χαρακτηρισθούν σαν βασικά ή όξινα ανάλογα με την σχέση Al/(Ca+Mg+K). Μολονότι η διάλυση των ορυκτών δεν λαμβάνει χώρα μόνο σε ένα στάδιο αλλά μέσα από μια σειρά αποσαθρωτικών σταδίων αυτή η σχέση θα καθορίσει την πρόσθεση όξινων ή βασικών κατιόντων στο εδαφικό σύστημα. Τα εδάφη έχουν ανταλλακτικές ικανότητες που σχετίζονται και τόσο με το ανόργανα όσο και με τα οργανικά συστατικά και τα κατιόντα που απελευθερώνονται κατά την αποσάθρωση θα ανταγωνίζονται μεταξύ τους για αυτές τις επιφάνειες ανταλλαγής που τους προσφέρονται. Τα δισθενή κατιόντα ανταγωνίζονται σκληρά με το H+.

24 3. Μικροβιακή Δραστηριότητα
3. Μικροβιακή Δραστηριότητα Κατά την διαδικασία αποικοδόμησης της οργανικής ουσίας του εδάφους παράγονται τόσο οργανικά όσο και ανόργανα οξέα μέσα από τις σημαντικές για το εδαφικό σύστημα διαδικασίες της μικροβιακής αναπνοής και ανοργανοποίησης της οργανικής ουσίας. Η μικροβιακή αναπνοή μαζί με την αναπνοή των ριζών παράγουν CO2 που διαλύεται στο νερό και παράγει ανθρακικό οξύ στην εδαφική διάλυση, H2CO3 . Αυτό το ασθενές οξύ διίσταται και ελευθερώνει H+, HCO3- and CO32-.

25 Καθαρό νερό σε ισορροπία με το CO2 της ατμόσφαιρας σε συγκέντρωση 0,03% v/v έχει ένα pH 5,6.
Οι μακροχρόνιες επιπτώσεις από αυτό το οξύ είναι το ότι αυτό θεωρείται υπεύθυνο για την αφαίρεση μεγάλων ποσοτήτων βασικών κατιόντων μέσω της εδαφικής διάλυσης και της έκπλυσης. Επειδή το H2CO3 οξύ είναι ένα σχετικά ασθενές οξύ, όμως δεν μπορεί να θεωρηθεί υπεύθυνο για τις χαμηλές τιμές του pH που μετράμε σε πολλά εδάφη

26 Η ανοργανοποίηση της οργανικής ουσίας είναι μια άλλη διαδικασία που εμπλέκεται στην ανάπτυξη της οξύτητας και στην απώλεια βασικών κατιόντων. Η ανοργανοποίηση της οργανικής ουσίας οδηγεί στην παραγωγή νιτρικών, θειϊκών και φωσφορικών ιόντων Η παραγωγή των NO3- περιλαμβάνει την οξείδωση των NH4+ και συγχρόνως την παραγωγή δύο ιόντων Η+ ανά ιόντος ΝΗ4+ που οξειδώνεται. Τα φωσφορικά ιόντα προσροφώνται ισχυρώς αλλά όλα τα νιτρικά είναι ελεύθερα να εκπλυθούν, όπως και μερικά από τα θειϊκά που εξαρτώνται από τα χαρακτηριστικά προσρόφησης που έχει το έδαφος.

27 Η απώλειες των νιτρικών μπορούν να εξετασθούν σε σχέση με τις απώλειες κατά την χρήση των λιπασμάτων. Απότομες αυξήσεις στην ορυκτοποίηση και μαζί με αυτή απότομες παραγωγές οξύτητας συμβαίνουν κατά την αποψίλωση των δασών, μετά από την ενσωμάτωση των λειμώνων (grassland) και ειδικά το φθινόπωρο όταν τα θερμά και ξηρά εδάφη υγραίνονται, και κατά την άνοιξη όταν οι θερμοκρασίες αυξάνουν. Η ανάπτυξη της οξύτητας περιορίζεται εάν οι απώλειες, λόγω έκπλυσης του ασβεστίου, μαγνησίου και νιτρικών που απελευθερώνονται μέσα στην εδαφική διάλυση, ελαχιστοποιηθούν με καλλιέργειες που έχουν βαθύ ριζικό σύστημα. Η έκταση στην οποία αντικαθίστανται το Ca2+ και Mg2+ στις θέσεις ανταλλαγής από το Η+ και Al3+ εξαρτάται από το βαθμό κορεσμού με βάσεις, καθώς οι απώλειες σε Ca2+ και Mg2+ μειώνονται καθώς αναπτύσσεται η οξύτητα. Μετρήσεις βασισμένες σε συνθήκες χωραφιού έδειξαν (πίνακας 3) ότι σε εδάφη στην Βρετανία οι απώλειες μειώνονται στο μισό όταν το pH μειώνεται κατά μία μονάδα.

28 Αυτές οι τιμές βρέθηκαν να προσεγγίζουν εκείνες των εδαφών στο Rothamsted και Worburn και ένα μοντέλο αναπτύχθηκε για τις απώλειες του Ca2+ και του Mg2+. Αντικατάσταση των ιόντων Ca2+ και του Mg2+ από το έδαφος εξαρτάται επίσης και από σχέση που υπάρχει μεταξύ του σταθερού φορτίου προς εκείνο το μεταβλητό. Οι ασθενείς όξινες ομάδες των μεταβλητού φορτίου επιφανειών απελευθερώνουν Ca2+ πιο εύκολα απ’ ότι αυτές του σταθερού φορτίου, και τα ως εκ τούτου τα οργανικά εδάφη απελευθερώνουν ευκολότερα το Ca2+ και το Mg2+ που κατέχουν.

29 4. Οι ρίζες των φυτών ως πηγή οξύτητας
4.1 Η απομάκρυνση των κατιόντων από τις καλλιέργειες Δεν υπάρχει αμφιβολία ότι τα περισσότερα φυτά που αναπτύσσονται κάτω από φυσικές συνθήκες προκαλούν μια αύξηση του εδαφικού pH πολύ κοντά στην επιφάνεια των ριζών. Αναλύσεις σε 62 είδη φυτών που καλλιεργήθηκαν σε έδαφος έδειξαν ότι αυτά περιέχουν ένα μέσο όρο 2,5 meq προσροφημένα κατιόντα (K+Na+Mg+Ca) και 3.6 meq από προσροφημένα ανιόντα (NO3+SO4+H2PO4+Cl) ανά gr ξηρού βάρους των κορυφών. Γενικά, οι ρίζες ελευθερώνουν HCO3- ή OH- για να διατηρήσουν την ηλεκτρική ουδετερότητα στην επιφάνεια της ρίζας (3.6-2,5=1.1 meq HCO3- ανά gr ξηράς ουσίας).

30 Όταν τα φυτά εφοδιάζονται με ΝΗ4+ και όχι με ΝΟ3- τότε το pH στη ζώνη της ρίζας πέφτει.
Οι ρίζες ελευθερώνουν Η+ και ΟΗ- για να διατηρήσουν την ηλεκτρική ουδετερότητα στις επιφάνειές τους κατά την διάρκεια της πρόσληψης των θρεπτικών ιόντων. Σε συνθήκες φυσικής βλάστησης, τα στοιχεία ανακυκλώνονται και σε μεγάλο βαθμό προβάλουν έτσι αντίσταση στις απώλειες λόγω έκπλυσης. (Πίνακας 4)

31 Σε αντίθεση, μια καλλιέργεια σιταριού μπορεί να περιέχει μια ολική ποσότητα 25 Kg Ca και 8 kg Mg ανά εκτάριο από τα οποία περίπου το 1/5 είναι στις ρίζες όταν καλλιεργείται το σιτάρι σε ένα έδαφος που περιέχει 10 tn ανταλλάξιμο Ca και 0.5 tn ανταλλάξιμο Mg ανά εκτάριο σε βάθος 1m. Έτσι η παραγωγή της καλλιέργειας περιλαμβάνει την απομάκρυνση του Ca, Mg και Κ τα οποία πρέπει να αντικατασταθούν. Οι ποσότητες που απομακρύνονται κυμαίνονται από 1 Kg Ca /tn νωπού προϊόντος για παραγωγή καρπών (σπόρων) και πατάτας μέχρι 40 Kg/tn για το τριφύλι. Σε περίπτωση εντατικής καλλιέργειας βοσκοτόπων (grassland) οι απομακρύνσεις μπορεί να είναι τόσες όσες και οι ποσότητες που χάνονται από την έκπλυση

32 Οι ρίζες των φυτών ως πηγή οξύτητας
4.2 Η υδρόλυση των ανταλλαξίμων κατιόντων ως πηγή παραγωγής ιόντων Η+ και OH- Ανταλλάξιμα κατιόντα είναι προσροφημένα με αρκετή ενέργεια για να προβάλλουν αντίσταση στην έκπλυση από το έδαφος, αλλά ένας σημαντικός αριθμός διίσταται από τις επιφάνειες ανταλλαγής και φθάνει στην εδαφική διάλυση όπου αυτά τα κατιόντα εύκολα παραλαμβάνονται από τα φυτά. Κατά την αντίδρασή τους με το νερό (dissolution) τα ανταλλάξιμα βασικά κατιόντα προκαλούν υδρόλυση και παράγονται ιόντα ΟΗ- , όπως αυτό φαίνεται παρακάτω

33 Το ανταλλάξιμο Η+ είναι η κύρια πηγή των ιόντων Η+ μέχρι το pH του εδάφους φθάσει την τιμή κάτω από 6 οπότε τα ιόντα του Al3+ που βρίσκονται στις στρώσεις των οκταέδρων του πλέγματος των ορυκτών της αργίλου γίνονται ασταθή (unstable) και έρχονται και προσροφώνται σαν ανταλλάξιμα ιόντα Αl3+. Αυτό το ανταλλάξιμο Al3+ είναι πηγή ιόντων Η+ σύμφωνα με την εξίσωση. Το αποτέλεσμα από την υδρόλυση του ανταλλαξίμου Al3+ είναι μια αύξηση στη συγκέντρωση των ιόντων του Η+ στην εδαφική διάλυση που προέρχεται από την διάσταση του ανταλλαξίμου ιόντος του Η+ που παράγεται από την υδρόλυση του Αl3+

34 Η νιτροποίηση των ιόντων του ΝΗ+, που προέρχονται από την αποικοδόμηση της οργανικής ουσίας ή από την χρήση αμμωνιακών λιπασμάτων, παράγει ιόντα Η+ και ΝΟ3-, τα οποία καθίστανται διαθέσιμα προς έκπλυση.

35 5. Εναπόθεση οξύτητας από την ατμόσφαιρα και τα λιπάσματα
5. Εναπόθεση οξύτητας από την ατμόσφαιρα και τα λιπάσματα Τα τελευταία χρόνια μια σημαντική πηγή της εδαφικής οξύτητας έχει αναγνωρισθεί ότι είναι η όξινη βροχή και ειδικά κοντά στις μεγάλες ή και γύρω από βιομηχανικές περιοχές. Η οξύτητα στην ατμόσφαιρα γεννιέται από τα οξείδια του αζώτου και του Θείου που προέρχονται κυρίως από την καύση του λιγνίτη (coal), των υγρών καυσίμων και άλλων ορυκτών καυσίμων. Όταν αυτά τα οξείδια ενώνονται με τους υδρατμούς στην ατμόσφαιρα, αυτά τα αέρια οξείδια σχηαμτίζουν ισχυρά οξέα όπως το ΗΝΟ3 και H2SO4 καθώς επίσης και (NH4)2SO4 και φθάνουν στο έδαφος από την ατμόσφαιρα ως αραιές διαλύσεις με την βροχή ή σαν ξερές εναποθέσεις αιωρούμενων σωματιδίων. Το νερό της βροχής σ’ αυτές τις περιπτώσεις έχει μια τιμή του pH που είναι , αλλά σε ακραίες περιπτώσεις μπορεί να φθάσει και πολύ χαμηλότερα μέχρι και pH=2. Μολονότι η ολική ποσότητα των ιόντων Η+ που προστίθεται στο έδαφος δεν είναι ικανή να προκαλέσει αισθητή αλλαγή στην τιμή του pH για μια εναπόθεση, εν τούτοις για μια μακροχρόνια περίοδο οι συνεχείς προσθέσεις οξύτητας έχουν ένα αξιοσημείωτο αποτέλεσμα στην οξύνιση των εδαφών.

36 Το άζωτο φθάνει στο έδαφος όχι μόνο από τα οξείδια του αζώτου ( ΝΟ, ΝΟ2), τα οποία παράγονται κατά την καύση των ορυκτών καυσίμων (πρωτογενής πηγή), αλλά και μέσω των ηλεκτρικών ατμοσφαιρικών εκκενώσεων καθώς επίσης και από την αέριο ΝΗ3 που εκλύεται από την εξαέρωση της κοπριάς, το σάπισμα της βλάστησης, από το έδαφος. Ειδικά μεγάλες απώλειες σημειώνονται στα ασβεστούχα εδάφη μετά την εφαρμογή αμμωνιακών λιπασμάτων και ουρίας. Επίσης σκόνη που ξεσηκώνεται με τον αέρα μπορεί να μεταφέρει και ΝΗ4+ και ΝΟ3- ιόντα, καθώς επίσης και οργανικό άζωτο Ζωϊκά απόβλητα που περιέχουν ουρία και ουρικό οξύ είναι ευπαθή σε απώλειες αζώτου μέσω εξαέρωσης. Η ουρία υδρολύεται, η υδρόλυση αυτή καταλύεται από το ένζυμο ουρεάση που είναι ευρέως διεσπαρμένο στο έδαφος, και παράγεται από τους μικροοργανισμούς του εδάφους το (ΝΗ4)2 CΟ3 που στη συνέχεια υδρολύεται και αυτό και παράγεται το ΝΗ4ΟΗ.

37 Το υδροξείδιο του αμμωνίου, δηλ
Το υδροξείδιο του αμμωνίου, δηλ. υδατικό διάλυμα αμμωνίας, και η μη ενυδατωμένη αμμωνία δημιουργούν (παράγουν) ένα αλκαλικό περιβάλλον (αντίδραση) στο έδαφος. Μια αύξηση του pH στο 8 και άνω στην περιοχή πέριξ των κόκκων των αμμωνιακών λιπασμάτων ή της ουρίας θα παρεμποδίσει την δραστηριότητα των οργανισμών του Nitrobacter.

38 Το pH του εδάφους κοντά στη γραμμή που διαλύεται η ουρία μπορεί να αυξηθεί και πάνω από το 9. Σ’ αυτή την περίπτωση (pH≥9), το ΝΗ4ΟΗ είναι ασταθές και διασπάται (decomposes) σε: Καθώς η αμμωνία εξαερώνεται (ΝΗ3) ↑ τα πρωτόνια (Η+) που ελευθερώνονται εξουδετερώνουν τα ιόντα ΟΗ- από το υδροξείδιο και το pH πέφτει.

39 Η παραγωγή του αμμωνίου γίνεται για κάποιες ευνοϊκές συνθήκες μέσα στη μια εβδομάδα.
Τα ανθρακικά άλατα αντιδρούν με το νερό για να αυξηθεί το pH του εδάφους. CO Η2Ο = Η2CO3 + 2OH- To ανθρακικό οξύ σχηματίζει CO2 και H2O με το CO2 να χάνεται στην ατμόσφαιρα. Η αύξηση του pH γίνεται αιτία να χαθεί κάποια ΝΗ4+ σαν αμμωνία (ΝΗ3) με εξαέρωση, και ελαφρώς αντισταθμίζει την αύξηση του pH που οφείλεται στη αντίδραση του ανθρακικού οξέως. ΝΗ4+ = ΝΗ3 + Η+ Ο επόμενος μετασχηματισμός είναι η νιτροποίηση ΝΗ Ο2 → ΝΟ H+ Η μετατροπή του ΝΗ4+ σε ΝΟ3- γίνεται μαζί με μια μείωση του pH

40 Η συγκέντρωση του Φωσφόρου στη βροχή είναι πολύ χαμηλή, η ποσότητα που εναποτίθεται κυμαίνεται από 0,2 έως 0,05 Kg/ha/έτος. Οι ποσότητες του θείου που εναποτίθενται από την ατμόσφαιρα είναι πολύ μεγαλύτερες, κυμαίνονται από 7 έως 70 Kg/ha/έτος. Η κυριότερη πηγή του SO2 είναι η καύση των ορυκτών καυσίμων, συν τις μικρότερες συνεισφορές από σουλφίδια και Η2S που ελευθερώνεται από τα θαλάσσια ιζήματα. Αξίζει να αναφέρουμε ακόμη λίγους άλλους παράγοντες που επηρεάζουν το pH του εδάφους. Το θείο είναι ένα παραπροϊόν στην βαριά βιομηχανία και αυτή της παραγωγής αερίων και μερικές φορές είναι υπεύθυνο για την εδαφική οξύτητα στις παρακείμενες περιοχές λόγω του σχηματισμού του H2SO4. Μερικά σπάνια εδάφη που περιέχουν σημαντικές ποσότητες θειούχου σιδήρου (FeS, iron sulfide), περιέχουν επίσης και σημαντικές ποσότητες οξέων. Έτσι η εναπόθεση ατμοσφαιρικού θείου πάνω στη βλάστηση είναι δυνατόν να συμβεί μέσα από κάποιους διόδους, όπως:

41 α). Απ’ ευθείας απορρόφηση του SO2 από τα στόματα των φύλλων
β) οξείδωση του SO2 σε SO3 Η αντίδραση είναι κανονικά αργή, αλλά επιταχύνεται με την παρουσία του O3, ή του Η2Ο2. Το H2SO4 που σχηματίζεται μεταφέρεται στο έδαφος με την βροχή ή εξουδετερώνεται με αντίδραση με την αέριο αμμωνία (ΝΗ3) Κάποια ποσότητα (ΝΗ4)SO4 εναποτίθεται απ’ ευθείας στην βλάστηση, και μαζί με την απορρόφηση του SO2 συνιστά την ξερή εναπόθεση σε αντιδιαστολή με αυτή του θείου της βροχής. Η αποτελεσματικότητα της οξύνισης του εδάφους εκ μέρους μιάς τέτοιας βροχής δεν περιορίζεται αναγκαστικά από αυτήν την αντίδραση διότι τα ιόντα Η+ πάλι απελευθερώνονται, όταν το ΝΗ4+ ιόν οξειδώνεται στο έδαφος, σύμφωνα με την αντίδραση:

42 Ακόμη και εάν τα ιόντα του ΝΗ4+ προσληφθούν από τις ρίζες των φυτών μπορεί να οξυνίσουν την περιοχή της ριζόσφαιρας διότι ιόντα Η+ ελευθερώνονται από την ρίζα για να εξισορροπήσουν την όποια επί πλέον περίσσεια προσροφημένων από την ρίζα κατιόντων δημιουργείται εις βάρος των ανιόντων, στην περίπτωση που εφαρμόζουμε πρωτίστως αμμωνιακές μορφές αζώτου. Σε εδάφη που σχηματίζονται πάνω σε θαλάσσια οργανικά υπολείμματα, ή σε τυρφώδη ιζήματα, η οξείδωση του FeS2 δημιουργεί σε όξινα θειούχα εδάφη, σύμφωνα με τις αντιδράσεις:

43 6. Εκπλυση Η έκπλυση, επίσης ευνοεί την ανάπτυξη της οξύτητος. Βασικά κατιόντα που αντικαθίστανται στις επιφάνειες ανταλλαγής του εδαφικού συμπλόκου ή διαλύονται από την όξινη διάλυση που διαπερνά το έδαφος, τελικά απομακρύνονται με το νερό στράγγισης. Αυτή η διαδικασία προωθεί την ανάπτυξη της οξύτητας κατά ένα έμμεσο τρόπο με το να απομακρύνει εκείνα τα κατιόντα που θα μπορούσαν να ανταγωνιστούν το Η+ και το Al3+ στην κατάληψη θέσεων ανταλλαγής. Η επίδραση και το αποτέλεσμα της έκπλυσης σε ότι αφορά την ανάπτυξη της οξύτητας σε εδάφη που καλύπτονται από βοσκοτόπους και δάση είναι διαφορετικό. Η απώλειες θρεπτικών στοιχείων με την έκπλυση καθαρίζεται από τους κλιματικούς παράγοντες και τις αλληλεπιδράσεις του εδάφους-θρεπτικών στοιχείων. Σε περιοχές όπου η υδατοπερατότητα είναι υψηλή, το δυναμικό της έκπλυσης είναι επίσης υψηλό. Σε τέτοιες περιοχές η διήθηση του πλεονάζοντος νερού είναι ο κανόνας, και οι ευκαιρίες για απομάκρυνση των θρεπτικών στοιχείων μεγάλες. Οι εδαφικές ιδιότητες παίζουν ένα καθοριστικό ρόλο στις απώλειες των θρεπτικών λόγω έκπλυσης. Αμμώδη εδάφη γενικά επιτρέπουν μεγαλύτερες απώλειες από ότι κάνουν τα αργιλώδη, διότι έχουν μεγαλύτερη διηθητικότητα και μικρότερη ικανότητα προσρόφησης θρεπτικών στοιχείων.

44

45 Το pH του Εδάφους και η κατανομή των ιόντων στις Επιφάνειες Ανταλλαγής και την Εδαφική Διάλυση
Α. Ισχυρώς όξινα εδάφη 1. Πρώτη πηγή οξύτητας το Αl Σ’ αυτά το μεγαλύτερο μέρος του Aluminum καθίσταται διαλυτό και είναι παρόν σαν ιόντα Al3+ ή ιόντα υδροξυλιόντα του Αλουμινίου, Al(OH)2+, Al(OH)2-. Όλα αυτά τα ιόντα προσροφώνται κατά προτίμηση ακόμη και του Η+, από τις σταθερό φορτίο των κολλοειδών. Το προσροφημένο Al βρίσκεται σε ισορροπία με το Al στην εδαφική διάλυση. Το τελευταίο συνεισφέρει στην εδαφική οξύτητα με την τάση που έχει να υδρολύεται.

46 Τα ιόντα Η+ ελευθερώνονται δίδουν ένα πολύ χαμηλό pH στην εδαφική διάλυση και είναι η σημαντικότερη πηγή H+ στα περισσότερα ισχυρώς όξινα εδάφη.

47 2. Δεύτερη πηγή οξύτητας το προσροφημένο-H+
Κάτω από τέτοιες συνθήκες το περισσότερο Η+, καθώς επίσης και κάποια ιόντα Fe και Al, συγκρατούνται τόσο ισχυρά (covalent bond=ομοιοπολικός) στην οργανική ουσία και πάνω στις θραυσιγενείς ακμές των ορυκτών της αργίλου, ώστε να συνεισφέρουν πολύ λίγο στην εδαφική διάλυση

48 Μόνο το Η που βρίσκεται πάνω σε ισχυρώς όξινες ομάδες του χούμου και σε μερικές θέσεις σταθερού φορτίου της αργίλου συγκρατείται υπό ανταλλάξιμη μορφή (ex-H). Αυτό το Η είναι σε ισορροπία με την εδαφική διάλυση. Έτσι μπορεί να φανεί ότι η επίπτωση που έχουν το προσρροφημένο Η και Al είναι ότι αυξάνουν την συγκέντρωση των ιόντων Η+ στην εδαφική διάλυση

49 Β. Μετρίως όξινα εδάφη Και σ’αυτά τα εδάφη οι ενώσεις του Al και του Η καθορίζουν την παρουσία των ιόντων Η στην εδαφική διάλυση, αλλά με κάπως διαφορετικούς μηχανισμούς. Αυτά τα εδάφη έχουν λίγο μεγαλύτερο ποσοστό κορεσμού με βάσεις και υψηλότερες τιμές pH. Το Al δεν μπορεί να υπάρχει σαν ιόν Al3+ αλλά μετατρέπεται σε υδροξυλιόντα Al με αντιδράσεις σαν και αυτές. Τα πραγματικά υδροξυλιόντα του Al είναι περισσότερο σύμπλοκα απ’ ότι φαίνονται. Τύποι όπως [Al6(OH)12]6+ και [Al10(OH)22]8+ είναι μερικά παραδείγματα.

50 Μερικά από τα υδροξυλιόντα το Al προσροφώνται και υπάρχουν σαν ανταλλάξιμα κατιόντα. Σαν ex, αυτά βρίσκοντα σε ισορροπία με την εδαφική διάλυση όπως ακριβώς και τα ιόντα του Al3+ στα πολύ ισχυρώς όξινα εδάφη. Στην εδαφική διάλυση, αυτά έχουν την δυνατότητα να παράγουν ιόντα Η με τις ακόλουθες αντιδράσεις υδρόλυσις, Σε ορυκτά του τύπου 2:1, και ειδικά στο Βερμικουλίτη τα υδροξυλιόντα του Al (καθώς επίσης και τα υδροξυλιόντα Fe) παίζουν και έναν άλλο ρόλο. Αυτά μετακινούνται μέσα στοn μεταξύ των στρώσεων χώρο (interlayer space) των κρυσταλλικών μονάδων και καθίστανται ισχυρώς προσροφημένα. Σ’ αυτή την κατάσταση αυτά αποτρέπουν διόγκωση του κρυστάλλου και συγχρόνως μπλοκάρουν κάποιες από τις θέσεις ανταλλαγής. Η απομάκρυνσή τους, η οπία μπορεί να πραγματοποιηθεί με μια αύξηση του pH, έχει σαν αποτέλεσμα την απελευθέρωση των θέσεων ανταλλαγής. Κατ’ αυτόν τον τρόπο αυτά είναι εν μέρει υπεύθυνα για την αύξηση του φορίου των κολλοειδών που είναι pH-εξαρτώμενο.

51 Στα μετρίως όξινα εδάφη το προσροφημένο υδρογόνο έχει επίσης μια συνεισφορά για το υδρογόνου της εδαφικής διάλυσης. Το ex-H που συγκρατείται από το μόνιμο ηλεκτρικό φορτίο των κολλοειδών συνεισφέρει στο Η της εδαφικής διάλυσης κατά τον ίδιο τρόπο όπως και στα ισχυρώς όξινα εδάφη. Επιπρόσθετα, με την αύξηση του pH, κάποια από τα Η-ιόντα τα οποία συγκρατούνται ισχυρώς, με ομοιοπολικούς δεσμούς (covalent bond) από την οργανική ουσία και τις αργίλους, αρχίζουν να απελευθερόνωνται. Αυτά τότε λέμε ότι σχετίζονται με τις θέσεις ανταλλαγής pου είναι pH-ξαρτώμενες. Η συνεισφορά τους στην εδαφική διάλυση μπορεί να απεικονισθεί ως εξής:

52 Ξανά, έχει φανεί ότι τα ιόντα Ca και Αl έχουν ένα πρωταρχικό ρόλο για τον έλεγχο που ασκεί το κολλοειδές κλάσμα πάνω στο pH της εδαφικής διάλυσης

53 Γ. Ουδέτερα προς Αλκαλικά εδάφη
Στα ουδέτερα και αλκαλικά εδάφη τα ιόντα του Η και το Al παύουν να κυριαρχούν στο εδαφικό σύμπλοκο. Οι θέσεις ανταλλαγής από το μόνιμο σταθερό φορτίο καταλαμβάνονται πρωταρχικά από ανταλλάξιμες βάσεις, και αμφότερα το Η και τα υδροξυλιόντα του Al έχουν σε μεγάλο βαθμό αντικατασταθεί. Τα υδροξυλιόντα του Al έχουν μετατραπεί σε γιψίτη, κατά τις αντιδράσεις, ;όπως:

54 Τα περισσότερα από τα pH-εξαρτώμενα φορτία έχουν γίνει διαθέσιμα για την ανταλλαγή κατιόντων, και το Η που κατά συνέπεια απελευθερώνεται εισέρχεται στην εδαφική διάλυση συναντά και αντιδρά με τα ΟΗ και σχηματίζει νερό. Οι θέσεις που κατείχε το Η στο ανταλλακτικό σύμπλοκο καταλαμβάνονται από το Ca, Mg, ..και άλλες βάσεις. Η αντίδραση που απεικονίζει τις αλλαγές, είναι:

55 Κατανομή των κατιόντων στο ανταλλακτικό σύμπλοκο σε διάφορα pH

56

57 Στην παραπάνω εικόνα δύο τύποι Η εμφανίζονται.
Στην παραπάνω εικόνα φαίνεται η επίδραση του pH στην κατανομή των βάσεων και του Η και του Al σε ένα οργανικό έδαφος (muck) και σε ένα άλλο έδαφος που επικρατούν άργιλοι του τύπου 2:1. Εδώ πρέπει να σημειώσουμε ότι το μόνιμο σταθερό φορτίο κυριαρχεί στο ανόργανο έδαφος, ενώ το pH-εξαρτώμενο είναι αυτό που επικρατεί κυρίως στο οργανικό έδαφος. Οι καολινιτικές και οι παρεμφερείς άργιλοι έχουν μια κατανομή αυτών των δύο τύπων φορτίων, ενδιάμεση μεταξύ αυτών των δύο περιπτώσεων. Στην παραπάνω εικόνα δύο τύποι Η εμφανίζονται. Αυτός που συγκρατείται ισχυρά στις pH-εξαρτώμενες θέσεις ανταλλαγής. (ομοιπολικός δεσμός=covalent bond). To H ονομάζεται δεμένο-υδρογόνο (bound hydrogen και Αυτός που σχετίζεται με το σταθερό ηλεκτρικό φορίο. Το Η ονομάζεται ανταλλάξιμο, και είναι ηλεκτροστατικός δεσμός +ve και –ve Μπορούμε να σημειώσουμε ότι και το Al επίσης υπάρχει σε δύο τύπους: bound-Al Ex-Al Βλέπε παρακάτω εικόνα

58

59 ΑΥΤΗΝ ΤΗΝ ΑΠΛΗ ΔΗΛΩΣΗ ΑΞΙΖΕΙ ΝΑ ΤΗΝ ΘΥΜΟΜΑΣΤΕ !
Είναι φανερό ότι οι παράγοντες που είναι υπεύθυνοι για την οξύτητα δεν είναι και τόσο απλοί. Συγχρόνως όμως μπορούμε να πούμε ότι δύο είναι οι δεσπόζουσες ομάδες στοιχείων που ελέγχουν το σύστημα. Το Al και το Η που παράγουν οξύτητα, και Τα περισσότερα από τα άλλα κατιόντα που την πολεμούν (αντιστρατεύονται) ΑΥΤΗΝ ΤΗΝ ΑΠΛΗ ΔΗΛΩΣΗ ΑΞΙΖΕΙ ΝΑ ΤΗΝ ΘΥΜΟΜΑΣΤΕ !

60 ΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΤΗΣ ΟΞΥΤΗΤΑΣ
ΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΤΗΣ ΟΞΥΤΗΤΑΣ Την διαθεσιμότητα των θρεπτικών στοιχείων Την Χημική αποσάθρωση των πετρωμάτων και ορυτών Τον σχηματισμό νέων ορυκτών Την Χουμοποίηση Την βιολογική δραστηριότητα Τον σχηματισμό συσσωματωμάτων Την μετακίνηση της αργίλου Μολονότι τα αποτελέσματα της οξύτητας συνήθως μετριώνται με τις αλλαγές στο pH του εδάφους, το αποτέλεσμα όμως είναι κυρίως η αύξηση της συγκέντρωσης του ανταλλαξίμου Al3+, που οδηγεί σε τοξικότητες ευαίσθητων φυτών και ταυτόχρονα η μείωση του ανταλλαξίμου Ca2+ και Mg2+ και εμφάνιση τροφοπενιών αυτών των στοιχείων, με τη σχέση: Al3+ / (Ca2+ +Mg2+) να ελέγχει αυτού του είδους τα φαινόμενα.

61

62

63

64 Η τοξικότητα του Al είναι η κυριότερη επίδραση, με άμεσα αποτελέσματα στο μεταβολισμό των φυτών, και συμπεριλαμβάνει την επίδρασή του στην μεταφορά των ιόντων και του νερού μέσα από κυτταρικές μεμβράνες των ριζών. Οι ρίζες σχηματίζονται κοντότερες και χονδρότερες, που έχει σαν συνέπεια το φυτό να εξευρενά μικρότερο όγκο εδάφους και να περιορίζεται η ικανότητά του να απορροφά επαρκείς ποσότητες θρεπτικών στοιχείων και νερού, και όπως φαίνεται στην παρακάτω εικόνα και λιγότερο φώσφορο. Η οξύτητα είναι ο πρωταρχικός παράγοντας που επηρεάζει την φυσική κατανομή των ειδών των φυτών επειδή αυτά παρουσιάζουν διαφορετική ευαισθησία Η σύσταση των νερών που στραγγίζουν από τα όξινα εδάφη επηρεάζουν την ζωή των υδατορευμάτων και των λιμνών διότι η οξύτητα διευκολύνει την παρουσία βαρέων μετάλλων σ’ αυτά τα νερά. Οι αυξημένες συγκεντρώσεις ιόντων Al3+ και μια αυξημένη τιμή της σχέσης Al3+/Ca2++Mg2+ φαίνεται πως είναι το κυρίως πρόβλημα στην επιβίωση των ψαριών. Το Al3+ τελικά μπορεί να φθάσει και στο πόσιμο νερό με πιθανή συμμετοχή του στην ασθένεια του Alzheimer.

65

66

67

68

69

70 ΤΥΠΟΙ ΟΞΥΤΗΤΑΣ

71

72 Η ΔΙΑΧΕΙΡΙΣΗ ΤΩΝ ΟΞΙΝΩΝ ΕΔΑΦΩΝ
Η ΔΙΑΧΕΙΡΙΣΗ ΤΩΝ ΟΞΙΝΩΝ ΕΔΑΦΩΝ Η εδαφική οξύτητα και οι θρεπτικές καταστάσεις που την συνοδεύουν, εμφανίζονται όταν υπάρχει μια έλλειψη από προσρροφημέμα μεταλλικά κατιόντα σε σχέση με αυτά του Η και Al. Για να μειώσουμε την οξύτητα το Η και το Al πρέπει να αντικατασταθούν από μεταλλικά κατιόντα. Αυτό πρακτικά πραγματοποιείται με την πρόσθεση οξειδίων, υδροξειδίων ή ανθρακικών αλάτων του Ca και Mg. Επειδή στο έδαφος υπάρχει CO2 και μάλιστα με υψηλή μερική πίεση απ’ ότι στην ατμόσφαιρα, υλικά ασβέστωσης μπορούν σε πρώτη φάση να αντιδράσουν με το CO2 , δηλ το H2CO3 και να σχηματίσουν Ca(HCO3)2.

73 Αντιδράσεις με τά όξινα εδαφικά κολλοειδή.

74

75

76

77 ΕΠΙΔΡΑΣΗ ΤΗΣ ΑΣΒΕΣΤΩΣΗΣ
ΕΠΙΔΡΑΣΗ ΤΗΣ ΑΣΒΕΣΤΩΣΗΣ Στις φυσικές ιδιότητες (Δομή, υδατοπερατότητα, συνεκτικότητα) Στις χημικές α. Η [Η] θα μειωθεί και το pH θα αυξηθεί β. Η [ΟΗ] θα αυξηθεί γ. Η διαλυτότητα του Fe, Mn, Al θα μειωθεί δ. Η διαθεσιμότητα του P και του Mo θα αυξηθεί ε. Το ex-Ca, ex-Mg θα αυξηθεί στ. Ο βαθμός κορεσμού με βάσεις θα αυξηθεί ζ. Η διαθεσιμότητα του Κ μπορεί να αυξηθεί ή να μειωθεί εξαρτώμενο από τις συνθήκες 3. Βιολογικές ( Αμμωνιοποίηση, νιτροποίηση, γεωσκώληκες)

78 ΑΛΚΑΛΙΚΑ ΕΔΑΦΗ Για ένα έδαφος που έχει pH πάνω από 7, πρέπει είτε να περιέχει ανθρακικά άλατα του Ca ( CaCO3, calcite) ή του Μg (Δολομίτη, CaCO3.MgCO3) ή Na2 CO3. Στην τελευταία αυτή περίπτωση το pH είναι > 8.5 και έχουμε να κάνουμε με άλλη κατηγορία παθογενών εδαφών τα αλκαλιώμενα εδάφη. Στα ΑΛΚΑΛΙΚΑ εδάφη, η αντίδραση της εδαφικής διάλυσης ρυθμίζεται (BUFFERED) από την παρουσία του καλσίτη. Ένα έδαφος που περιέχει 5% CaCO3 θα εξουδετερώσει 1 g H+ /Kg ή 2500 Kg H+ /ha σε βάθος 0-20 cm) κατά την διάλυτοποίηση του καλσίτη. Μόνον τότε το pH θα πέσει κάτω του 7 και από αυτό το σημείο και κάτω άλλοι μηχανισμοί θα επικρατήσουν και θα ρυθμίζουν την αντίδραση της εδαφικής διάλυσης.

79 ΟΙ ΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΤΗΣ ΑΛΚΑΛΗΚΟΤΗΤΑΣ
ΟΙ ΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΤΗΣ ΑΛΚΑΛΗΚΟΤΗΤΑΣ Καθώς τα εδάφη γίνονται όλο και περισσότερο αλκαλικά (pH=7-8.5), η συγκέντρωση των ΟΗ- αυξάνεται με μια παράλληλη αύξηση αύξηση των HCO3- που γίνονται τα κυρίαρχα ανιόντα στην εδαφική διάλυση. Η συγκέντρωση των CO3 2+ επίσης αυξάνεται αλλά αυτή είναι πολύ χαμηλότερη από αυτήν των HCO3-. Δεν υπάρχουν σημαντικές αλλαγές στην κατανομή των ανταλλαξίμων κατιόντων επειδή το έδαφος είναι ήδη κορεσμένο με τα βασικά κατιόντα από την τιμή του pH=7. Δεν είναι γνωστό εάν το HCO3- ιόν έχει μια άμμεση επίδραση στην ανάπτυξη των φυτών. Όμως αλκαλικές συνθήκες προξενούν μια σειρά από ανωμαλίες στα φυτά και καθορίζουν σε μεγάλο βαθμό την φυσική κατανομή των φυτικών ειδών. Το περισσότερο εντυπωσιακό σύμπτωμα είναι η χλώρωση των φύλλων των ευαίσθητων φυτών που πηγάζει από την ανικανότητά τους να χρησιμοποιήσουν το σίδηρο και το μαγγάνιο

80

81 Η παραγωγή από τις δενδρώδεις και θαμνώδεις καλλιέργειες φρούτων μπορεί να μειωθεί από ένα συνδιασμό παραγόντων όπως; της χαμηλής διαλυτότητας των ορυκτών που περιέχουν σίδηρο και μαγγάνιο, την ισχυρή δέσμευση των μετάλλων πάνω στο χούμο, και την επίδραση (interference) των HCO3- στο μεταβολισμό του σιδήρου και μαγγανίου. Τροφοπενίες χαλκού και ψευδαργύρου μπορεί επίσης να συμβούν κάτω από ντις ίδιες συνθήκες. Οι τροφοπενίες φωσφόρου είναι συνήθεις στα ασβεστούχα εδάφη αλλά μπορούν να θεραπευτούν σχετικώς εύκολα με την πρόσθεση λιπασμάτων. Χαμηλής διαλυτότητας φωσφορικά ορυκτά και μειωμένη πρόσληψη εξ αιτίας των HCO3- είναι οι πιθανές αιτίες. Η ανθεκτικότητα των φυτών ποικίλει ευρέως. Το σιτάρι για παράδειγμα αναπτύσσεται κανονικά σε ασβεστούχα εδάφη που λιπαίνονται ενώ η ανάπτυξη της τομάτας εμποδίζεται σοβαρά.

82 Εδάφη που περιέχουν μεγάλες ποσότητες CaCO3 π
Ομοίως, η μικρή περιεκτικότητά τους σε οργανική ουσία μειώνει την ποσότητα του αζώτου που μπορεί να ορυκτοποιηθεί.

83 Η ΔΙΑΧΕΙΡΙΣΗ ΤΩΝ ΑΛΚΑΛΙΚΩΝ ΕΔΑΦΩΝ
Η ΔΙΑΧΕΙΡΙΣΗ ΤΩΝ ΑΛΚΑΛΙΚΩΝ ΕΔΑΦΩΝ Όταν η αλκαλικότητα οφείλεται στην παρουσία του καλσίτη ή δολομίτη δεν γίνονται προσπάθειες για να εξουδετερώσουμε αυτά τα ασβεστούχα υλικά. Μπορεί να γίνει μια εξαίρεση σε περιορισμένη κλίμακα για την λαχανοκομία – κηποτεχνία επειδή απαιτούνται μεγάλες ποσότητες οξέων. Η επιλογή ανθεκτικών καλλιεργειών ή και ποικιλιών, μαζί με μια κατάλληλη λιπαντική αγωγή, και εάν χρειάζεται και διαφυλλικός ψεκασμός με ιχνοστοιχεία, είναι οι πρωταρχικές τεχνικές διαχείρισης μιάς τέτοιας κατάστασης.