Podział gleb ze względu na odczyn ph. Wprowadzenie Przeczytaj Wirtualne laboratorium S Sprawdź się Dla nauczyciela

(1)

Podział gleb ze względu na odczyn pH

Wprowadzenie Przeczytaj

Wirtualne laboratorium – S Sprawdź się

Dla nauczyciela

(2)

Na pewno znasz określenie „odczyn pH”. Pojawia się ono nawet w reklamach kosmetyków lub środków piorących. Określenia tego używamy także w odniesieniu do gleb. Czym jest odczyn pH gleb i jakie typy gleb wyróżniamy na jego podstawie?

Twoje cele

Dowiesz się, czym jest odczyn pH gleby.

Poznasz podział gleb ze względu na odczyn pH.

Przeprowadzisz badanie odczynu pH gleby.

Podział gleb ze względu na odczyn pH

Źródło: licencja: CC 0, [online], dostępny w internecie: www.maxpixels.net.

(3)

Przeczytaj

Glebą nazywamy zewnętrzną zwietrzałą warstwę skorupy ziemskiej o miąższości od kilkunastu centymetrów do kilku metrów. Składniki gleby występują w trzech fazach:

stałej – obejmującej cząstki mineralne, organiczne i organiczno‑mineralne o różnym stopniu rozdrobnienia, tworzące kompleks sorpcyjny,

ciekłej – wody, w której są rozpuszczone związki mineralne i organiczne tworzące roztwór glebowy, gazowej – powietrza i pary wodnej.

Odczyn gleb

Bardzo ważną cechą gleby jest odczyn - właściwość gleby wyrażona przez stosunek stężenia jonów wodorowych H+ do jonów wodorotlenkowych OH- w roztworze glebowym oraz w fazie stałej gleby.

Decyduje on bezpośrednio o kierunku i szybkości przebiegu procesów biologicznych

i ﬁzykochemicznych w glebach. Ma podstawowe znaczenie dla procesów uruchamiania lub immobilizacji pierwiastków śladowych i składników pokarmowych. W przypadku gdy ilości jonów są sobie równe, mówimy, że odczyn jest obojętny. Przy przewadze jonów wodorowych określamy go jako kwaśny. Jeżeli dominują jony wodorotlenowe, to jest zasadowy (alkaliczny). Odczyn gleb wyraża się wartością pH i oznacza 1 mol KCl/dm³, stosując skalę:

≤4,5 gleby bardzo kwaśne 4,6‑5,5 gleby kwaśne 5,6‑6,5 gleby lekko kwaśne 6,6‑7,2 gleby obojętne

>7,2 gleby zasadowe

Skalę pH wprowadził do użycia w 1909 r. duński chemik Søren Peder Lauritz Sørensen. Określił on pH jako ujemny logarytm ze stężenia jonów wodorowych. Przyjęto, że mieści się w zakresie 0—14, roztwory obojętne mają pH równe 7, roztwory kwaśne niższe niż 7, natomiast roztwory zasadowe pH wyższe niż 7.

Zakres pH spotykany w większości gleb mineralnych (wg Buckmana i Bradego).

Źródło: Zawadzki S. (red.), Gleboznawstwo, Państwowe Wydawnictwo Rolnicze i Leśne, Warszawa 1999.

(4)

Odczyn kwaśny gleb

O kwaśnym odczynie gleb decyduje kilka czynników:

brak składników zasadowych w skałach macierzystych, doprowadzanie do gleb substancji zakwaszających, przewaga opadów nad parowaniem,

odprowadzanie składników zasadowych z plonami roślin.

Gleby utworzone na kwaśnych skałach magmowych lub skałach osadowych, które są ubogie w składniki zasadowe, cechuje odczyn kwaśny. Zakwaszanie odbywa się także poprzez pobieranie z gleb składników zasadowych wraz z plonami roślin przy niewystarczającym nawożeniu. Niektóre nawozy (potasowe, azotowe) również skutkują zakwaszeniem gleb. W warunkach klimatu umiarkowanego wilgotnego w glebach zasadowych powstają kwasy organiczne i mineralne, ponieważ przesiąkająca woda opadowa rozpuszcza i wymywa składniki zasadowe. Najbardziej znaczące przyczyny antropogeniczne to

stosowanie nawozów azotowych oraz emisja kwasotwórczych zanieczyszczeń powietrza.

Odczyn zasadowy gleb

Obecność w glebie soli, głównie węglanów wapnia, magnezu i sodu powoduje przewagę jonów wodorotlenkowych nad jonami wodorowymi, tworząc zasadowy odczyn gleby. Gleby zasadowe występują w klimatach suchych i półsuchych. W procesie wietrzenia uwalniane są kationy o odczynie zasadowym. Akumulują się one w wierzchnich warstwach gleb, powodując jeszcze większy odczyn zasadowy. Z kolei gleby obojętne występują na zwietrzelinach bogatych w węglan wapnia, takich jak dolomity, wapienie i gliny zwałowe. Gleby o odczynie zasadowym (gleby słone) zawierają przeważnie sole sodowe, a gleby o odczynie obojętnym i zasadowym tworzą się na obszarach suchych, na których

procesy wietrzenia i ługowania (wymywania kationów zasadotwórczych) nie są tak intensywne.

Rozmieszczenie gleb na świecie w zależności od odczynu.

Źródło: By Ninjatacoshell - Own work (zmodyﬁkowane), CC BY-SA 3.0, h ps://crea vecommons.org/licenses/by-sa/3.0, [online], dostępny w internecie: h ps://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=10326794.

Metody określania odczynu

(5)

Do oznaczenia odczynu gleb (pH) wykorzystywane są metody kolorymetryczne (o dokładności na poziomie połowy jednostki pH; wykorzystują papierki wskaźnikowe) oraz metody potencjometryczne (pomiaru dokonuje się 3‑krotnie, po każdym pomiarze przepłukując elektrody wodą destylowaną. Za wynik uznaje się średnią z trzech pomiarów obliczoną z dokładnością 0,05 pH). W analizach rolniczych pomiaru odczynu dokonuje się w zawiesinie gleby z wodą lub z 1 M KCl.

Czynnością podwyższającą pH gleby jest selekcja właściwych nawozów mineralnych lub wapnowanie gleby. Do wapnowania używa się węglanu wapnia, tlenku wapnia lub węglanu wapnia i magnezu. Kationy Ca2+ i Mg2+ wypierają z kompleksu sorpcyjnego H+ i Al3+, uwalniając je w postaci CO2 i Al(OH)3.

Zastosowanie informacji o odczynie gleby

Odczyn gleby ma zastosowanie w ocenie jakości gleby (klasy bonitacyjnej), możliwości jej ewentualnego wykorzystania na cele rolnicze, opracowania najkorzystniejszych metod uprawy oraz użycia nawozów.

Odczyn gleby może zmieniać się w zależności od dopływu do roztworu glebowego jonów kwaśnych lub zasadowych. Rozległość tych zmian zależy od właściwości buforowych gleby, czyli zdolności do

utrzymania stabilnego pH. Irygacją twardą wodą może prowadzić do wzrostu pH gleby. O twardości Ka ony Ca2+ i Mg2+ wypierają z kompleksu sorpcyjnego H+ i Al3+, uwalniając je w postaci CO2 i Al(OH)3. Źródło:

Zawadzki S. (red.), Gleboznawstwo, Państwowe Wydawnictwo Rolnicze i Leśne, Warszawa 1999.

 



 



(6)

wody przesądzają zawarte w niej jony Ca++, Mg++, HCO3–.

Kwasowość gleby

Pojęciem ściśle związanym z odczynem gleb jest kwasowość gleby, czyli zawartość jonów o charakterze kwasowym. Ze względu na to, czy bada się jony występujące w roztworze glebowym, czy

zaabsorbowane z różną siłą w kompleksie sorpcyjnym, dokonujemy podziału na kwasowość czynną i potencjalną. Kwasowość czynna wyrażana jest poprzez pH roztworu glebowego (pH jest ujemnym logarytmem z aktywności H+ w roztworze glebowym), a kwasowość potencjalna to kwasowość

spowodowana przez wymienne jony wodoru i glinu zaabsorbowane przez koloidy glebowe. Z reguły pH gleby mierzy się w zawiesinie wodnej o stosunku fazy stałej do ciekłej równym 1:2,5, w roztworze nad osadem.

Odczyn gleby jest jednym z głównych czynników determinujących ﬁzyczne, chemiczne oraz biologiczne właściwości gleby, a przede wszystkim rozpuszczalność i dostępność składników odżywczych dla roślin.

Wpływ pH na przyswajalność składników pokarmowych.

Najkorzystniejszy pH dla większości roślin mieści się w zakresie od 5,5 do 7,5 (lekko kwaśny do obojętnego). Gleby o odczynie kwaśnym mają największą wchłanialność żelaza i manganu,

a przyswajalność miedzi i cynku w glebach o odczynie lekko kwaśnym maleje wraz ze zmianą pH. Rośliny występujące na kwaśnych glebach wystawione są na ryzyko toksycznego działania jonów glinu (pH < 5) i wodoru (pH < 3) oraz niedoboru jonów zasadotwórczych takich jak jony wapnia i magnezu.

Słownik

klasa bonitacyjna

ocena wartości użytkowej gleby uwzględniająca jej żyzność, stosunki wodne, kulturę uprawy, warunki klimatyczne, rzeźbę terenu oraz niektóre elementy gospodarowania; bonitację gleb wyraża się w klasach

koloidy glebowe

utworzona przez najdrobniejsze cząstki gleby (średnica 0,5–0,001µm) część fazy stałej gleby, zawarta we frakcji koloidalnej

(7)

ługowanie

wymywanie ciekłych lub stałych składników z materiałów stałych za pomocą wody jako rozpuszczalnika

zwietrzelina

produkt ﬁzycznego i chemicznego wietrzenia podłoża skalnego, który nie został przetransportowany z innego miejsca

(8)

Wirtualne laboratorium – S

Ćwiczenie 1

Korzystając z wiedzy na temat odczynu pH gleb, zaplanuj i przeprowadź doświadczenie, które pozwoli ci rozwiązać podany problem badawczy. Hipotezę, obserwacje, wyniki i wnioski zanotuj w formularzu.

Problem badawczy: wpływ jonów kwasowych na odczyn pH gleb.

Sprzęt laboratoryjny: zlewka, cylinder miarowy, bagietka, papierki wskaźnikowe, pH‑metr.

Materiały: próbki gleb, woda destylowana, 1 M KCl, roztwór CaCO .

Hipoteza

Obserwacje

Wyniki

3

(9)

Sprawdź się

Ćwiczenie 1

Zaznacz podpunkt, w którym wymieniono składniki gleby.">

Zaznacz podpunkt, w którym wymieniono składniki gleby.

Części mineralne, organiczne, woda i powietrze.

Części mineralne, woda, powietrze i składniki pokarmowe.

Części organiczne, woda, powietrze i składniki pokarmowe.

Części mineralne, organiczne, woda i lód.

輸

Ćwiczenie 2

Źródło: graﬁki – Pixabay License, h ps://pixabay.com/pl/service/terms/#license, [online], dostępny w internecie: h ps://pixabay.com/pl/.

輸

Ćwiczenie 3

Oceń, czy poniższe stwierdzenia są prawdziwe czy fałszywe.">

Oceń, czy poniższe stwierdzenia są prawdziwe czy fałszywe.

Stwierdzenie Prawda Fałsz

Badając kwasowość lub zasadowość gleby, nie używa

się odczynu.

□ □

O kierunku i szybkości przebiegu procesów

biologicznych

i ﬁzykochemicznych w glebach decyduje odczyn.

□ □

Stosunek stężenia jonów wodorowych H+ do jonów

wodorotlenkowych OH- w roztworze glebowym decyduje o odczynie gleby.

□ □

輸

Ćwiczenie 4

Uzupełnij tekst prawidłowymi zwrotami.">

Uzupełnij tekst prawidłowymi zwrotami.

bierną, Zasadowość czynna, Zasadowość, Kwasowość czynna, czynną, potencjalna, Kwasowość

... gleby określa zawartość jonów o charakterze kwasowym. Dokonujemy jej podziału na ... i potencjalną. ... wyrażana jest poprzez pH roztworu

glebowego, zaś ... jest spowodowana przez wymienne jony wodoru i glinu zabsorbowane przez koloidy glebowe.

醙

(10)

Ćwiczenie 5

Dopasuj wartości pH gleby z odpowiadającymi im nazwami oraz właściwymi kolorami na papierkach wskaźnikowych.">

Dopasuj wartości pH gleby z odpowiadającymi im nazwami oraz właściwymi kolorami na papierkach wskaźnikowych.

5,6–6,5, 6,6–7,2, gleby bardzo silnie kwaśne, gleby zasadowe, żółty, >7,2–8, zielony, niebieski, 4–4,5

Wartość pH Opis Kolor na papierku wskaźnikowym

gleby bardzo silnie kwaśne

5,6–6,5 żółty

6,6–7,2

gleby zasadowe

醙

Ćwiczenie 6

Podaj przykład skały, na której mogą wytworzyć się gleby o odczynie obojętnym.

難

Ćwiczenie 7

Wymień trzy czynniki decydujące o kwaśnym odczynie gleb.

難

Ćwiczenie 8

Uzasadnij stwierdzenie, że znajomość odczynu gleby jest pomocna w uprawie roślin.

難

(11)

Dla nauczyciela

SCENARIUSZ LEKCJI

Imię i nazwisko autora: Paulina Rosiak Przedmiot: geograﬁa

Temat zajęć: Podział gleb ze względu na odczyn pH

Grupa docelowa: III etap edukacyjny, liceum, technikum, zakres rozszerzony Podstawa programowa:

VI. Gleby: proﬁl glebowy, przydatność rolnicza. Uczeń:

1) rozpoznaje typ gleby i wnioskuje o przebiegu procesu glebotwórczego na podstawie obserwacji proﬁlu glebowego podczas zajęć w terenie.

Kształtowane kompetencje kluczowe:

kompetencje w zakresie rozumienia i tworzenia informacji,

kompetencje matematyczne oraz kompetencje w zakresie nauk przyrodniczych, technologii i inżynierii,

kompetencje cyfrowe;

kompetencje osobiste, społeczne i w zakresie umiejętności uczenia się;

Cele operacyjne:

Uczeń:

poznaje typy odczynów pH gleb,

analizuje podział gleb ze względu na odczyn pH,

określa odczyn gleby na podstawie przeprowadzonych badań, wymienia podział gleb ze względu na odczyn pH,

projektuje i przeprowadza doświadczenie wykazujące odczyn pH gleb, analizuje wyniki doświadczenia.

Strategie nauczania: IBSE

Metody nauczania: metoda problemowa, ćwiczenia laboratoryjne, ćwiczenia przedmiotowe Formy zajęć: praca w grupach, praca indywidualna

Środki dydaktyczne: komputer z dostępem do Internetu, kolekcja minerałów Materiały pomocnicze

Literatura i zasoby internetowe:

Bednarek W., Lipiński W., Kationy wymienne w glebie poddanej oddziaływaniu zróżnicowanego nawożenia mineralnego, „Zeszyty Problemowe Postępów Nauk Rolniczych”, t. 456, 1998.

Dobrzański B., Zawadzki S., Gleboznawstwo, PWRiL, Warszawa 1995.

Filipek T., Przyrodnicze i antropogeniczne przyczyny oraz skutki zakwaszenia gleb, „Nawozy i Nawożenie” t. 3, 2001.

Strona internetowa Instytutu Uprawy Nawożenia i Gleboznawstwa w Puławach: www.iung.pulawy.pl.

PRZEBIEG LEKCJI

(12)

Faza wprowadzająca

Nauczyciel wprowadza uczniów w tematykę zajęć. Nauczyciel prezentuje kolekcję minerałów.

Zadaniem uczniów jest odgadnięcie nazw pokazywanych minerałów. Następnie wspólnie z uczniami tworzy deﬁnicję słowa „gleba”. Nauczyciel prosi uczniów o zapoznanie się z częścią „Przeczytaj”, a następnie zadaje pytania: „czym jest odczyn gleby?”, „jakie są typy gleb ze względu na odczyn pH?”.

Faza realizacyjna

Nauczyciel dzieli klasę na niewielkie grupy. Uczniowie poddają dyskusji zaprojektowane przez siebie doświadczenia badające odczyn pH próbki gleb. Następnie planują wspólne przeprowadzenie eksperymentu.

Uczniowie pracując w grupach, przeprowadzają zaplanowane doświadczenie w wirtualnym

laboratorium. Zapisują hipotezę, swoje obserwacje, wyniki i wnioski. Na podstawie klucza odpowiedzi weryﬁkują poprawność przeprowadzonego eksperymentu. Liderzy grup przedstawiają wyniki

zespołowej pracy. Nauczyciel ocenia je i omawia konieczne do wprowadzenia zmiany.

Uczniowie wykonują ćwiczenia z części „Sprawdź się”.

Faza podsumowująca

Nauczyciel zadaje pytania kontrolne, aby sprawdzić stopień opanowania materiału przez uczniów.

Praca domowa

Na podstawie dostępnych źródeł wypisz regiony Polski, w których występują gleby o pH niższym od 7.

Wskazówki metodyczne opisujące różne zastosowania danego multimedium:

Wirtualne laboratorium stwarza uczniowi możliwość upodobnienia procesu uczenia się i konstruowania wiedzy do przebiegu badania naukowego. Multimedium to można wykorzystać nie tylko w fazie

realizacyjnej lekcji, ale także w fazie wstępnej, traktując je jako wprowadzenie do tematu lekcji.