2:32 ص
الكيمياء العضوية -
كتب الزراعة
كتاب : محاضرات حول كيمياء التربة الزراعية
ثمانية عناصر كيميائية تشكل غالبية المواد المعدنية في التربة. من بين هذه العناصر الثمانية ، الأكسجين ، أيون سالب الشحنة (الأنيون) في الهياكل البلورية ، هو الأكثر انتشارًا على أساس الوزن والحجم. العناصر التالية الأكثر شيوعًا ، جميع الأيونات الموجبة الشحنة (الكاتيونات) ، بترتيب تنازلي هي السيليكون والألومنيوم والحديد والمغنيسيوم والكالسيوم والصوديوم والبوتاسيوم. تتحد أيونات هذه العناصر بنسب مختلفة لتكوين معادن مختلفة. يوجد أكثر من ثمانين عنصرًا آخر أيضًا في التربة وقشرة الأرض ، ولكن بكميات أقل بكثير.
تختلف التربة كيميائيًا عن الصخور والمعادن التي تتكون منها في أن التربة تحتوي على القليل من منتجات التجوية القابلة للذوبان في الماء والكالسيوم والمغنيسيوم والصوديوم والبوتاسيوم ، وأكثر من العناصر غير القابلة للذوبان نسبيًا مثل الحديد والألمنيوم. عادةً ما تحتوي التربة القديمة المعرضة للعوامل الجوية على تركيزات عالية من أكاسيد الألمنيوم والحديد.
على الرغم من أن الجزء العضوي من التربة يمثل أقل بكثير من 10٪ من كتلة التربة بالوزن ، إلا أنه له تأثير كبير على الخصائص الكيميائية للتربة. تتكون المادة العضوية في التربة أساسًا من الكربون والهيدروجين والأكسجين والنيتروجين وكميات أقل من الكبريت وعناصر أخرى. يعمل الجزء العضوي كخزان للمغذيات الأساسية للنبات ، والنيتروجين ، والفوسفور ، والكبريت ، ويزيد من قدرة التربة على الاحتفاظ بالمياه وقدرات التبادل الكاتيوني ، ويعزز تراكم التربة وهيكلها.
يتكون الجزء الأكثر نشاطًا كيميائيًا من التربة من الطين الغرواني والمواد العضوية. الجسيمات الغروية صغيرة جدًا (<0.0002 مم) بحيث تظل معلقة في الماء وتظهر مساحة سطح كبيرة جدًا لكل وحدة وزن. تظهر هذه المواد بشكل عام شحنة سالبة صافية وقدرة امتصاص عالية. توجد العديد من معادن طين السيليكات المختلفة في التربة ، ولكن جميعها لها هيكل متعدد الطبقات. المونتموريلونايت والفيرميكولايت والطين الميكاسيوس أمثلة على طين 2: 1 ، بينما الكاولين هو معدن طيني 1: 1. الطين الذي يحتوي على طبقة من أكسيد الألومنيوم (صفيحة ثماني السطوح) محصورة بين طبقتين من أكسيد السيليكون (صفائح رباعي السطوح) تسمى طين 2: 1. الصلصال التي تحتوي على صفيحة رباعية السطوح مرتبطة بصفيحة ثماني السطوح تسمى الطين 1: 1.
تبادل الكاتيون
عادةً ما تمتلك طين السيليكات والمواد العضوية شحنة سالبة صافية بسبب بدائل الكاتيون في الهياكل البلورية للطين وفقدان كاتيونات الهيدروجين من المجموعات الوظيفية للمادة العضوية. تنجذب الكاتيونات الموجبة الشحنة إلى هذه الجسيمات سالبة الشحنة ، تمامًا كما تجتذب أقطاب المغناطيس المتقابلة بعضها بعضًا. التبادل الكاتيوني هو قدرة طين التربة والمواد العضوية على الامتصاص وتبادل الكاتيونات مع تلك الموجودة في محلول التربة (الماء في مساحة مسام التربة). يوجد توازن ديناميكي بين الكاتيونات الممتصة وتلك الموجودة في محلول التربة. يكون امتصاص الكاتيون قابلاً للانعكاس إذا كانت الكاتيونات الأخرى في محلول التربة مركزة بشكل كافٍ لتحل محل تلك التي تنجذب إلى الشحنة السالبة على أسطح الطين والمواد العضوية. يتم قياس كمية التبادل الكاتيوني لكل وحدة من وزن التربة وتسمى سعة التبادل الكاتيوني. تُظهر الغرويات العضوية قدرة تبادل كاتيون أكبر بكثير من طين السيليكات. تعرض أنواع الطين المختلفة أيضًا قدرات تبادل مختلفة. وبالتالي ، فإن قدرة التربة على التبادل الكاتيوني تعتمد على كل من محتوى المادة العضوية ومحتواها ونوع طين السيليكات.
تعد قدرة التبادل ظاهرة مهمة لسببين:
الكاتيونات القابلة للتبديل مثل الكالسيوم والمغنيسيوم والبوتاسيوم متاحة بسهولة لامتصاص النبات و الكاتيونات التي يتم امتصاصها في مواقع التبادل أكثر مقاومة للرشح أو الحركة الهبوطية في التربة بالماء.
ترتبط حركة الكاتيونات تحت عمق تجذير النباتات بتجوية التربة. تساعد قدرات تبادل الكاتيونات الأكبر على تقليل هذه الخسائر. تنجذب أيضًا مبيدات الآفات أو المواد العضوية ذات المجموعات الوظيفية موجبة الشحنة إلى مواقع التبادل الكاتيوني ويمكن إزالتها من محلول التربة ، مما يجعلها أقل عرضة للفقد والتلوث المحتمل.
عادةً ما يكون الكالسيوم (Ca ++) هو الكاتيونات السائدة القابلة للتبديل في التربة ، حتى في التربة الحمضية المجوَّفة. في التربة شديدة التجوية ، مثل الأوكسيسول ، قد يصبح الألومنيوم (Al + 3) هو الكاتيون القابل للاستبدال السائد.
تختلف طاقة الاحتفاظ بالكاتيونات في مواقع التبادل سالبة الشحنة باختلاف الكاتيون المعين. ترتيب الاحتفاظ هو: الألومنيوم> الكالسيوم> المغنيسيوم> البوتاسيوم> الصوديوم> الهيدروجين. الكاتيونات ذات الشحنة الموجبة المتزايدة والحجم الرطب المتناقص تكون أكثر إحكامًا. يمكن لأيونات الكالسيوم ، على سبيل المثال ، استبدال أيونات الصوديوم بسهولة من مواقع التبادل. هذا الاختلاف في القابلية للاستبدال هو الأساس لتطبيق الجبس (CaSO4) لاستعادة التربة الصودية (تلك التي تحتوي على> 15٪ من قدرة التبادل الكاتيوني التي تشغلها أيونات الصوديوم). تتميز التربة الصودية بخصائص هيكلية سيئة وانخفاض ترشيح المياه.
تنتج كاتيونات الكالسيوم والمغنيسيوم والبوتاسيوم والصوديوم تفاعلًا قلويًا في الماء ويطلق عليها القواعد أو الكاتيونات الأساسية. تنتج أيونات الألومنيوم والهيدروجين حموضة في الماء وتسمى الكاتيونات الحمضية. تسمى النسبة المئوية من سعة التبادل الكاتيوني التي تشغلها الكاتيونات الأساسية النسبة المئوية للتشبع الأساسي. كلما زادت نسبة التشبع الأساسي ، زاد الرقم الهيدروجيني للتربة....
-------------------
-------------------------
ليست هناك تعليقات: