Cation-exchange capacity
ಕ್ಯಾಟಯಾನ್-ವಿನಿಮಯ ಸಾಮರ್ಥ್ಯವು (ಸಿಇಸಿ) ಮಣ್ಣಿನ ಕಣಗಳ ಮೇಲ್ಮೈಗಳಲ್ಲಿ ಎಷ್ಟು ಕ್ಯಾಟಯಾನ್ಗಳನ್ನು ಉಳಿಸಿಕೊಳ್ಳಬಹುದು ಎಂಬುದರ ಅಳತೆಯಾಗಿದೆ. ಮಣ್ಣಿನ ಕಣಗಳ ಮೇಲ್ಮೈಗಳ ಮೇಲಿನ ಋಣಾತ್ಮಕ ಆವೇಶಗಳು ಧನಾತ್ಮಕ ಆವೇಶದ ಪರಮಾಣುಗಳು ಅಥವಾ ಅಣುಗಳನ್ನು (ಕ್ಯಾಟಯಾನುಗಳು) ಬಂಧಿಸುತ್ತವೆ, ಆದರೆ ಇವು ಸುತ್ತಮುತ್ತಲಿನ ಮಣ್ಣಿನ ನೀರಿನಲ್ಲಿರುವ ಇತರ ಧನಾತ್ಮಕ ಆವೇಶದ ಕಣಗಳೊಂದಿಗೆ ವಿನಿಮಯಗೊಳ್ಳಲು ಅನುವು ಮಾಡಿಕೊಡುತ್ತವೆ. ಮಣ್ಣಿನಲ್ಲಿನ ಘನ ವಸ್ತುಗಳು ಮಣ್ಣಿನ ರಸಾಯನಶಾಸ್ತ್ರವನ್ನು ಬದಲಾಯಿಸುವ ವಿಧಾನಗಳಲ್ಲಿ ಇದು ಒಂದಾಗಿದೆ. ಸಿಇಸಿ ಮಣ್ಣಿನ ರಸಾಯನಶಾಸ್ತ್ರದ ಅನೇಕ ಅಂಶಗಳ ಮೇಲೆ ಪರಿಣಾಮ ಬೀರುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಮಣ್ಣಿನ ಫಲವತ್ತತೆಯ ಅಳತೆಯಾಗಿ ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ, ಏಕೆಂದರೆ ಇದು ಹಲವಾರು ಪೋಷಕಾಂಶಗಳನ್ನು ಉಳಿಸಿಕೊಳ್ಳುವ ಮಣ್ಣಿನ ಸಾಮರ್ಥ್ಯವನ್ನು ಸೂಚಿಸುತ್ತದೆ (ಉದಾಹರಣೆಗೆ. ಕೆ +, ಎನ್ಎಚ್ 4 +, ಸಿಎ 2 +) ಸಸ್ಯ-ಲಭ್ಯವಿರುವ ರೂಪದಲ್ಲಿ. ಇದು ಮಾಲಿನ್ಯಕಾರಕ ಕ್ಯಾಟಯಾನುಗಳನ್ನು ಉಳಿಸಿಕೊಳ್ಳುವ ಸಾಮರ್ಥ್ಯವನ್ನು ಸಹ ಸೂಚಿಸುತ್ತದೆ (ಉದಾ. ಪಿಬಿ2 +). ವ್ಯಾಖ್ಯಾನ ಮತ್ತು ತತ್ವಗಳು ಕ್ಯಾಟಯಾನ್-ವಿನಿಮಯ ಸಾಮರ್ಥ್ಯವನ್ನು ಪ್ರತಿ ಮಣ್ಣಿನ ದ್ರವ್ಯರಾಶಿಗೆ ವಿನಿಮಯ ಮಾಡಬಹುದಾದ ಧನಾತ್ಮಕ ಚಾರ್ಜ್ ಪ್ರಮಾಣ ಎಂದು ವ್ಯಾಖ್ಯಾನಿಸಲಾಗಿದೆ, ಇದನ್ನು ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ಸಿಎಮ್ಒಎಲ್ಸಿ/ಕೆಜಿ ಯಲ್ಲಿ ಅಳೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ. ಕೆಲವು ಪಠ್ಯಗಳು ಹಳೆಯ, ಮೀ/100 ಗ್ರಾಂ ಅಥವಾ ಮೀಕ್/100 ಗ್ರಾಂ ಸಮಾನ ಘಟಕಗಳನ್ನು ಬಳಸುತ್ತವೆ. ಸಿಇಸಿಯನ್ನು ವಿದ್ಯುದಾವೇಶದ ಮೋಲುಗಳಲ್ಲಿ ಅಳೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ, ಆದ್ದರಿಂದ 10 ಸಿಎಮ್ಒಎಲ್ಸಿ/ಕೆಜಿಯ ಕ್ಯಾಟಯಾನ್-ವಿನಿಮಯ ಸಾಮರ್ಥ್ಯವು ಪ್ರತಿ ಕಿಲೋಗ್ರಾಂ ಮಣ್ಣಿಗೆ 10 ಸಿಎಮ್ಒಎಲ್ ಎನ್ಎ + ಕ್ಯಾಟಯಾನ್ಗಳನ್ನು (ಪ್ರತಿ ಕ್ಯಾಟಯಾನ್ಗೆ 1 ಯುನಿಟ್ ಚಾರ್ಜ್ನೊಂದಿಗೆ) ಹಿಡಿದಿಟ್ಟುಕೊಳ್ಳಬಹುದು, ಆದರೆ ಕೇವಲ 5 ಸಿಎಮ್ಒಎಲ್ ಸಿಎ2 + (ಪ್ರತಿ ಕ್ಯಾಟಯಾನ್ಗೆ 2 ಯುನಿಟ್ ಚಾರ್ಜ್). ಮಣ್ಣಿನ ಕಣಗಳ ಮೇಲ್ಮೈಗಳ ಮೇಲೆ, ವಿಶೇಷವಾಗಿ ಮಣ್ಣಿನ ಖನಿಜಗಳು ಮತ್ತು ಮಣ್ಣಿನ ಸಾವಯವ ವಸ್ತುಗಳ ಮೇಲೆ ವಿವಿಧ ಋಣಾತ್ಮಕ ಚಾರ್ಜ್ಗಳಿಂದ ಕ್ಯಾಟಯಾನ್-ವಿನಿಮಯ ಸಾಮರ್ಥ್ಯವು ಉದ್ಭವಿಸುತ್ತದೆ. ಫೈಲೋಸಿಲಿಕೇಟ್ ಜೇಡಿಮಣ್ಣುಗಳು ಅಲ್ಯೂಮಿನಿಯಂ ಮತ್ತು ಸಿಲಿಕಾನ್ ಆಕ್ಸೈಡ್ಗಳ ಪದರದ ಹಾಳೆಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿರುತ್ತವೆ. ಅಲ್ಯೂಮಿನಿಯಂ ಅಥವಾ ಸಿಲಿಕಾನ್ ಪರಮಾಣುಗಳನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಚಾರ್ಜ್ ಹೊಂದಿರುವ ಇತರ ಅಂಶಗಳಿಂದ ಬದಲಾಯಿಸುವುದು (ಉದಾ. ಆಲ್3 + ಅನ್ನು ಎಂಜಿ2 +) ನಿಂದ ಬದಲಾಯಿಸುವುದರಿಂದ ಮಣ್ಣಿನ ರಚನೆಗೆ ನಿವ್ವಳ ಋಣಾತ್ಮಕ ಚಾರ್ಜ್ ಅನ್ನು ನೀಡಬಹುದು. ಈ ಚಾರ್ಜ್ ಡಿಪ್ರೋಟೋನೇಶನ್ ಅನ್ನು ಒಳಗೊಂಡಿರುವುದಿಲ್ಲ ಮತ್ತು ಆದ್ದರಿಂದ pH-ಸ್ವತಂತ್ರವಾಗಿದೆ, ಮತ್ತು ಇದನ್ನು ಶಾಶ್ವತ ಚಾರ್ಜ್ ಎಂದು ಕರೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ. ಇದಲ್ಲದೆ, ಈ ಹಾಳೆಗಳ ಅಂಚುಗಳು ಅನೇಕ ಆಮ್ಲೀಯ ಹೈಡ್ರಾಕ್ಸಿಲ್ ಗುಂಪುಗಳನ್ನು ಬಹಿರಂಗಪಡಿಸುತ್ತವೆ, ಅವು ಅನೇಕ ಮಣ್ಣಿನಲ್ಲಿ ಪಿಹೆಚ್ ಮಟ್ಟದಲ್ಲಿ ಋಣಾತ್ಮಕ ಚಾರ್ಜ್ಗಳನ್ನು ಬಿಡಲು ಡಿಪ್ರೋಟೋನೇಟ್ ಆಗುತ್ತವೆ. ಹೆಚ್ಚಿನ ಸಂಖ್ಯೆಯ ಆವೇಶದ ಕ್ರಿಯಾತ್ಮಕ ಗುಂಪುಗಳ ಕಾರಣದಿಂದಾಗಿ ಸಾವಯವ ಪದಾರ್ಥವು ಕ್ಯಾಟಯಾನ್ ವಿನಿಮಯಕ್ಕೆ ಬಹಳ ಮಹತ್ವದ ಕೊಡುಗೆಯನ್ನು ನೀಡುತ್ತದೆ. ಸಿಇಸಿ ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ಮಣ್ಣಿನ ಮೇಲ್ಮೈ ಬಳಿ ಹೆಚ್ಚಾಗಿರುತ್ತದೆ, ಅಲ್ಲಿ ಸಾವಯವ ಪದಾರ್ಥದ ಅಂಶವು ಹೆಚ್ಚು ಇರುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಆಳದೊಂದಿಗೆ ಕುಸಿಯುತ್ತದೆ. ಸಾವಯವ ಪದಾರ್ಥದ ಸಿಇಸಿ ಹೆಚ್ಚು ಪಿಹೆಚ್-ಅವಲಂಬಿತವಾಗಿದೆ. ಕ್ಯಾಟಯಾನುಗಳನ್ನು ಅವುಗಳ ಧನಾತ್ಮಕ ಚಾರ್ಜ್ ಮತ್ತು ಮೇಲ್ಮೈಯ ಋಣಾತ್ಮಕ ಚಾರ್ಜ್ ನಡುವಿನ ಸ್ಥಾಯೀವಿದ್ಯುತ್ತಿನ ಪರಸ್ಪರ ಕ್ರಿಯೆಯಿಂದ ಮಣ್ಣಿನ ಮೇಲ್ಮೈಗಳಿಗೆ ಹೀರಿಕೊಳ್ಳಲಾಗುತ್ತದೆ, ಆದರೆ ಅವು ನೀರಿನ ಅಣುಗಳ ಶೆಲ್ ಅನ್ನು ಉಳಿಸಿಕೊಳ್ಳುತ್ತವೆ ಮತ್ತು ಮೇಲ್ಮೈಯೊಂದಿಗೆ ನೇರ ರಾಸಾಯನಿಕ ಬಂಧಗಳನ್ನು ರೂಪಿಸುವುದಿಲ್ಲ. ಹೀಗೆ ವಿನಿಮಯ ಮಾಡಬಹುದಾದ ಕ್ಯಾಟಯಾನುಗಳು ಚಾರ್ಜ್ ಮಾಡಲಾದ ಮೇಲ್ಮೈಯ ಮೇಲಿರುವ ಹರಡುವ ಪದರದ ಭಾಗವಾಗಿರುತ್ತವೆ. ಬಂಧಿಸುವಿಕೆಯು ತುಲನಾತ್ಮಕವಾಗಿ ದುರ್ಬಲವಾಗಿದೆ, ಮತ್ತು ಸುತ್ತಮುತ್ತಲಿನ ದ್ರಾವಣದಿಂದ ಇತರ ಕ್ಯಾಟಯಾನುಗಳಿಂದ ಕ್ಯಾಟಯಾನ್ ಅನ್ನು ಸುಲಭವಾಗಿ ಮೇಲ್ಮೈಯಿಂದ ಸ್ಥಳಾಂತರಿಸಬಹುದು. ಮಣ್ಣಿನ pH ಮಣ್ಣಿನ ಹೈಡ್ರಾಕ್ಸಿ ಗುಂಪುಗಳು ಅಥವಾ ಸಾವಯವ ಪದಾರ್ಥಗಳ ಡಿಪ್ರೋಟೋನೇಶನ್ನಿಂದ ಋಣಾತ್ಮಕ ಚಾರ್ಜ್ ಪ್ರಮಾಣವು ಸುತ್ತಮುತ್ತಲಿನ ದ್ರಾವಣದ pH ಅನ್ನು ಅವಲಂಬಿಸಿರುತ್ತದೆ. pH ಅನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿಸುವುದು (ಅಂದರೆ. H + ಕ್ಯಾಟಯಾನುಗಳ ಸಾಂದ್ರತೆಯನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡುವುದರಿಂದ) ಈ ವೇರಿಯೇಬಲ್ ಚಾರ್ಜ್ ಅನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿಸುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಆದ್ದರಿಂದ ಕ್ಯಾಟಯಾನು-ವಿನಿಮಯ ಸಾಮರ್ಥ್ಯವನ್ನು ಸಹ ಹೆಚ್ಚಿಸುತ್ತದೆ. ಮಾಪನ ಕ್ಯಾಟಯಾನ್-ವಿನಿಮಯ ಸಾಮರ್ಥ್ಯವನ್ನು ಎಲ್ಲಾ ಬೌಂಡ್ ಕ್ಯಾಟಯಾನ್ಗಳನ್ನು ಮತ್ತೊಂದು ಕ್ಯಾಟಯಾನ್ನ ಕೇಂದ್ರೀಕೃತ ದ್ರಾವಣದಿಂದ ಸ್ಥಳಾಂತರಿಸುವ ಮೂಲಕ ಅಳೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ, ಮತ್ತು ನಂತರ ಸ್ಥಳಾಂತರಗೊಂಡ ಕ್ಯಾಟಯಾನ್ಗಳನ್ನು ಅಥವಾ ಉಳಿಸಿಕೊಂಡ ಹೆಚ್ಚುವರಿ ಕ್ಯಾಟಯಾನ್ನ ಪ್ರಮಾಣವನ್ನು ಅಳೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ. ಬೇರಿಯಂ (ಬಿಎ2 +) ಮತ್ತು ಅಮೋನಿಯಂ (ಎನ್ಎಚ್4 +) ಗಳನ್ನು ಆಗಾಗ್ಗೆ ವಿನಿಮಯಕಾರಕ ಕ್ಯಾಟಯಾನುಗಳಾಗಿ ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ, ಆದಾಗ್ಯೂ ಇತರ ಅನೇಕ ವಿಧಾನಗಳು ಲಭ್ಯವಿವೆ. ಸಿಇಸಿ ಅಳತೆಗಳು ಪಿಹೆಚ್ ಅನ್ನು ಅವಲಂಬಿಸಿರುತ್ತವೆ, ಮತ್ತು ಆದ್ದರಿಂದ ಅವುಗಳನ್ನು ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ಒಂದು ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ಪಿಹೆಚ್ ಮೌಲ್ಯದಲ್ಲಿ ಬಫರ್ ದ್ರಾವಣದೊಂದಿಗೆ ಮಾಡಲಾಗುತ್ತದೆ. ಈ ಪಿಹೆಚ್ ಮಣ್ಣಿನ ನೈಸರ್ಗಿಕ ಪಿಹೆಚ್ಗಿಂತ ಭಿನ್ನವಾಗಿದ್ದರೆ, ಮಾಪನವು ಸಾಮಾನ್ಯ ಪರಿಸ್ಥಿತಿಗಳಲ್ಲಿ ನಿಜವಾದ ಸಿಇಸಿಯನ್ನು ಪ್ರತಿಬಿಂಬಿಸುವುದಿಲ್ಲ. ಅಂತಹ ಸಿಇಸಿ ಮಾಪನಗಳನ್ನು "ಸಂಭಾವ್ಯ ಸಿಇಸಿ" ಎಂದು ಕರೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ. ಪರ್ಯಾಯವಾಗಿ, ಸ್ಥಳೀಯ ಮಣ್ಣಿನ pHನಲ್ಲಿನ ಮಾಪನವನ್ನು "ಪರಿಣಾಮಕಾರಿ CEC" ಎಂದು ಕರೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ, ಇದು ನೈಜ ಮೌಲ್ಯವನ್ನು ಹೆಚ್ಚು ನಿಕಟವಾಗಿ ಪ್ರತಿಬಿಂಬಿಸುತ್ತದೆ, ಆದರೆ ಮಣ್ಣಿನ ನಡುವಿನ ನೇರ ಹೋಲಿಕೆಯನ್ನು ಹೆಚ್ಚು ಕಷ್ಟಕರವಾಗಿಸುತ್ತದೆ. ವಿಶಿಷ್ಟ ಮೌಲ್ಯಗಳು ಮಣ್ಣಿನ ಕಾಟಯಾನ್-ವಿನಿಮಯ ಸಾಮರ್ಥ್ಯವನ್ನು ಅದರ ಘಟಕ ವಸ್ತುಗಳಿಂದ ನಿರ್ಧರಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ, ಇದು ಅವುಗಳ ಪ್ರತ್ಯೇಕ ಸಿಇಸಿ ಮೌಲ್ಯಗಳಲ್ಲಿ ಬಹಳವಾಗಿ ಬದಲಾಗಬಹುದು. ಆದ್ದರಿಂದ ಸಿಇಸಿ ಮಣ್ಣು ಅಭಿವೃದ್ಧಿ ಹೊಂದಿದ ಮೂಲ ವಸ್ತುಗಳ ಮೇಲೆ ಮತ್ತು ಅದು ಅಭಿವೃದ್ಧಿ ಹೊಂದಿದ ಪರಿಸ್ಥಿತಿಗಳ ಮೇಲೆ ಅವಲಂಬಿತವಾಗಿದೆ. ಸಿಇಸಿ ಮೇಲೆ ಪ್ರಮುಖ ಪ್ರಭಾವ ಬೀರುವ ಮಣ್ಣಿನ ಪಿಹೆಚ್ ಅನ್ನು ನಿರ್ಧರಿಸಲು ಈ ಅಂಶಗಳು ಸಹ ಮುಖ್ಯವಾಗಿವೆ. ಬೇಸ್ ಸ್ಯಾಚುರೇಶನ್ ಎಂಬುದು Ca2 +, Mg2 +, K + ಅಥವಾ Na + ಕ್ಯಾಟಯಾನುಗಳು ಹೊಂದಿರುವ ಸಂಭಾವ್ಯ CECಯ ಶೇಕಡಾವಾರು ಪ್ರಮಾಣವನ್ನು ವ್ಯಕ್ತಪಡಿಸುತ್ತದೆ. ಇವುಗಳನ್ನು ಸಾಂಪ್ರದಾಯಿಕವಾಗಿ "ಬೇಸ್ ಕ್ಯಾಟಯಾನುಗಳು" ಎಂದು ಕರೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ ಏಕೆಂದರೆ ಅವು ಆಮ್ಲವಲ್ಲದವು, ಆದಾಗ್ಯೂ ಅವು ಸಾಮಾನ್ಯ ರಾಸಾಯನಿಕ ಅರ್ಥದಲ್ಲಿ ಬೇಸ್ಗಳಲ್ಲ. ಬೇಸ್ ಸ್ಯಾಚುರೇಶನ್ ಮಣ್ಣಿನ ಹವಾಮಾನದ ಸೂಚ್ಯಂಕವನ್ನು ಒದಗಿಸುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಸಸ್ಯಗಳಿಗೆ ವಿನಿಮಯ ಮಾಡಬಹುದಾದ ಕ್ಯಾಟಯಾನಿಕ್ ಪೋಷಕಾಂಶಗಳ ಲಭ್ಯತೆಯನ್ನು ಪ್ರತಿಬಿಂಬಿಸುತ್ತದೆ. ಅಯಾನು-ವಿನಿಮಯ ಸಾಮರ್ಥ್ಯ ಮಣ್ಣಿನ ಖನಿಜಗಳ ಧನಾತ್ಮಕ ಚಾರ್ಜ್ಗಳು ಕ್ಯಾಟಯಾನ್ ವಿನಿಮಯದ ಅದೇ ತತ್ವದಿಂದ ಅಯಾನುಗಳನ್ನು ಉಳಿಸಿಕೊಳ್ಳಬಹುದು. ಕಯೋಲಿನೈಟ್, ಅಲೋಫೇನ್ ಮತ್ತು ಕಬ್ಬಿಣ ಮತ್ತು ಅಲ್ಯೂಮಿನಿಯಂ ಆಕ್ಸೈಡ್ಗಳ ಮೇಲ್ಮೈಗಳು ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ಧನಾತ್ಮಕ ಚಾರ್ಜ್ಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿರುತ್ತವೆ. ಹೆಚ್ಚಿನ ಮಣ್ಣುಗಳಲ್ಲಿ ಕ್ಯಾಟಯಾನ್-ವಿನಿಮಯ ಸಾಮರ್ಥ್ಯವು ಅಯಾನು-ವಿನಿಮಯ ಸಾಮರ್ಥ್ಯಕ್ಕಿಂತ ತುಂಬಾ ಹೆಚ್ಚಾಗಿರುತ್ತದೆ, ಆದರೆ ಇದಕ್ಕೆ ವಿರುದ್ಧವಾಗಿ ಫೆರ್ರಾಲ್ಸೋಲ್ಗಳಂತಹ (ಆಕ್ಸಿಸೋಲ್ಗಳು) ಹೆಚ್ಚು ವಾತಾವರಣವಿರುವ ಮಣ್ಣುಗಳಲ್ಲಿ ಸಂಭವಿಸಬಹುದು. ಉಲ್ಲೇಖಗಳು ಸಾಮಾನ್ಯ ಉಲ್ಲೇಖಗಳು ರಾಮೋಸ್, ಎಫ್. ಟಿ. ; ಡೋರ್ಸ್ E.F.G.C. ; ವೆಬರ್ ಒ. ಎಲ್. ಎಸ್. ; ಬೆಬರ್ ಡಿ. ಸಿ.; ಕ್ಯಾಂಪೆಲೋ ಜೂನಿಯರ್ ಜೆ. ಎಚ್. ; ಮಾಯಾ ಜೆ. ಸಿ. ಎಸ್. (2018) "ಮಣ್ಣಿನ ಸಾವಯವ ಪದಾರ್ಥವು ಬ್ರೆಜಿಲ್ನಲ್ಲಿ ಕೃಷಿ ಮಾಡದ ಉಷ್ಣವಲಯದ ಮಣ್ಣಿನ ಕಾಟಯಾನ್ ವಿನಿಮಯ ಸಾಮರ್ಥ್ಯವನ್ನು ದ್ವಿಗುಣಗೊಳಿಸುತ್ತದೆ". ಜೆ. ಸೈನ್ಸ್ ಫುಡ್ ಅಗ್ರಿಕ್. 10.1002/jsfa.8881 ಪರಿಸರ ರಸಾಯನಶಾಸ್ತ್ರ ಮಣ್ಣಿನ ರಸಾಯನಶಾಸ್ತ್ರ