sorpcja gleby

Sorpcja gleby — Sorpcja gleby – zdolność pobierania substancji (sorbatu) z cieczy lub z powietrza przez glebę (która w tym wypadku jest sorbentem).

W gleboznawstwie dzieli się sorpcję gleby na 5 rodzajów:

1. Sorpcja mechaniczna polega na zatrzymywaniu cząstek zawiesin w mniejszych od nich przestworach glebowych. Dzięki temu przesączająca się przez glebę woda jest oczyszczana nawet z takich drobnych zawiesin jak bakterie i dostaje się do warstw głębszych w stanie zdatnym do picia. Sorpcja mechaniczna może wpływać na powstawanie w glebie warstw słabo przepuszczalnych.
2. Sorpcja fizyczna to zdolność do zatrzymywania na swej powierzchni gazów, par, zawiesin i mikroorganizmów z roztworów glebowych dzięki napięciu powierzchniowemu. Sorpcja ta chroni składniki łatwo rozpuszczalne i łatwo przyswajalne od wypłukania w głąb gleby. Zwiększa właściwości chłonne gleby a w pewnych przypadkach ułatwia usuwanie szkodliwych substancji.
3. Sorpcja wymienna – polega na wiązaniu przez koloidy glebowe jonów (głównie kationów) z roztworu glebowego z jednoczesnym wydzielaniem do roztworu równoważnych ilości innych jonów. Sorpcja wymienna ma ogromne znaczenie dla odżywiania roślin. W wyniku reakcji wymiany ustala się stan dynamicznej równowagi między ilością kationów w kompleksie sorpcyjnym a ilością kationów w roztworze glebowym. Sorpcja wymienna zależna jest od wielu czynników. Najważniejsze to: budowa sorbenta, odczyn gleby, rodzaj kationu i towarzyszącego mu anionu, stężenia kationu, stężenia roztworu oraz temperatura.
4. Sorpcja chemiczna czyli powstawanie w glebie nierozpuszczalnych związków (soli) wskutek reakcji chemicznych. Takie strącone sole jeśli nie podlegają procesom wymywania, są magazynowane w glebie.
5. Sorpcja biologiczna jest to proces pobierania i zatrzymywania składników chemicznych z roztworu glebowego i powietrza przez drobnoustroje glebowe i korzenie roślin. Sorbentami są żywe organizmy, które pobierają i zatrzymują jony w swych organizmach na  roślin.Jest to proces selektywny, pozwalający na kumulację w glebie tylko tych pierwiastków, które są potrzebne roślinom.

Sorpcyjny kompleks glebowy (skg)

Sorpcyjny kompleks glebowy (skg) to określenie stałych (głównie koloidalnych) składników gleby (mineralnych, organicznych i organiczno-mineralnych), biorących w glebie udział w wymiennej sorpcji jonów z roztworu glebowego, w tym biogenów przekazywanych roślinom.

W Polsce w ramach Państwowego Monitoringu Środowiska od 1995 roku prowadzi się „Monitoring chemizmu gleb ornych Polski”. Celem programu jest ocena stanu zanieczyszczenia i zmian właściwości gleb w wymiarze czasowym i przestrzennym.

Całkowita pojemność sorpcyjna gleby

Całkowita pojemność sorpcyjna gleby – miara zdolności do wymiennego wiązania jonów w glebie. Podawana jest zwykle w centymolach (cmol) na 1 kg gleby (wcześniej w milimolach lub w milirównoważnikach na 100 g gleby). Wielkość pojemności sorpcyjnej gleby jest właściwie cechą stałą i nie ulega zasadniczym zmianom, jeśli nie dochodzi do znacznego nagromadzenia materii organicznej.

W charakterystyce sorpcji wymiennej używane są pojęcia: kationy wymienne, suma zasad i pojemność wymienna kationów.

Kationy wymienne: Ca2+, Mg2+, Na+ , K+ , H+ są to wymienne formy poszczególnych kationów występujących w glebie.

Suma zasad S (ang. TEB) – jest to suma kationów o charakterze zasadowym, Ca2+, Mg2+, K+, Na+ , zabsorbowanych przez glebę wyrażona w [mmol(+)/100 g], [me/100 g], lub [cmol(+)/kg].

Pojemność wymiany kationów PWK (ang. CEC)

Pojemność wymiany kationów PWK (ang. CEC) jest to suma wszystkich kationów zasadowych (Ca2+, Mg2+, K+ , Na+) i kwasowych (H+ , Al3+) zabsorbowanych przez glebę. Wyraża się ją w: [me/100 g], [cmol(+)/kg]. Ponieważ wielkość ujemnego ładunku wielu koloidów zależy od pH gleby, także PWK zależna jest od pH gleby, dlatego wyróżnia się dwa rodzaje pojemności sorpcyjnej:

• efektywna lub rzeczywista, PWEe lub PWKr – odnosi się do naturalnego pH gleby i określa aktualne zdolności sorpcyjne;
• potencjalna, PWKp – występuje po wapnowaniu lub w glebach naturalnie zasobnych w węglany, standardowo przyjmuje się wartość pH 8,2 (jest nieadekwatna dla gleb o odczynie kwaśnym).

Stopień wysycenia kompleksu sorpcyjnego zasadami

Stopień wysycenia kompleksu sorpcyjnego zasadami  jest to procentowy udział kationów zasadowych (Ca2+, K+, Mg2+, Na+) w całkowitej pojemności sorpcyjnej. Kationy zasadowe stanowią zasadniczą pulę składników pokarmowych, które mogą zostać pobrane przez rośliny po ich przejściu do roztworu glebowego. Obecność dwuwartościowych kationów o charakterze zasadowym (wapń, magnez) w kompleksie sorpcyjnym wpływa korzystnie na strukturę gleby. Stopień wysycenia kompleksu sorpcyjnego zasadami ma w Polsce tendencję spadkową, co jest związane stratami dwuwartościowych kationów zasadowych. Wskazuje to na potrzebę uzupełniania kationów zasadowych, szczególnie wapnia i magnezu, poprzez wapnowanie.

Kwasowość wymienna

Kwasowość wymienna pochodzi od jonów wodoru i glinu. Przy silnym zakwaszeniu o kwasowości wymiennej w większym stopniu decydują jony glinu. Wolne jony glinu są toksyczne dla roślin i w dużych stężeniach uszkadzają korzenie roślin. Średnie wartości kwasowości wymiennej i zawartości glinu wymiennego wzrosły w ostatnich latach. Potwierdza to postępujące zakwaszenie.

Kwasowość hydrolityczna gleb

Kwasowość hydrolityczna gleb opisuje potencjalną kwasowość gleby i jest związana z jonami wodoru i glinu kompleksu sorpcyjnego i roztworu glebowego. Parametr ten stanowi miarę wysycenia kompleksu sorpcyjnego gleb wodorem i obejmuje całkowitą kwasowość gleby. Dane monitoringowe pokazują, że poziom kwasowości hydrolitycznej nie uległ zasadniczym zmianom, ale w 2015 r. średnia kwasowość hydrolityczna była najwyższa. W roku 2015 wartości kwasowości hydrolitycznej występowały w zakresie od 0,48 do 8,48, a średni poziom wynosił 2,96 cmol(+)/kg.

Kationy zasadowe związane wymiennie

Dane monitoringowe wskazują na postępujący proces zmniejszania się zawartości kationów zasadowych w rolniczo użytkowanych glebach Polski. Spadek nie został wykazany dla potasu i sodu.