Химическая мелиорация почв. Известкование кислых почв.

Основные теоретические положения

1. Распространение почв элювиального ряда и необходимость их улучшения

Меридиальная протяженность территории Красноярского края от Северного Ледовитого океана до горных систем Западного и Восточного Саяна охватывает все природные зоны между тундрой и сухими степями. Это определяет многообразие почвенного покрова. Значительное место по распространению принадлежит типам почв, которым свойственна кислотность в той или иной мере вредная для сельскохозяйственных растений.

Территориально кислые почвы в крае распространены широко . Большая их часть сосредоточена в Ачинской лесостепной зоне – 46% от общей площади кислых почв края. В Центральной пригородной и Канской лесостепной зонах их площади практически равны (16,2 и 16,3%). Несколько больше их в Северной подтаежной зоне – 18,5%. Незначительная доля – всего лишь 3% приходится на Южную лесостепную зону. В Южной степной зоне кислых почв нет совершенно.

Следует заметить, что в отличие от своих европейских аналогов кислые почвы Красноярского края менее оподзолены , что объясняется в основном карбонатностью почвообразующих пород. Характерной особенностью этих почв является низкая оструктуренность . Они быстро распыляются, образуют корку. У них слабая водопроницаемость . Вследствие этого во время снеготаяния и в периоды интенсивного выпадения осадков развивается водная эрозия.

Общая площадь кислых почв в Красноярском крае по данным агрохимической службы составляет 586,8 тыс.га. На долю сильнокислых и среднекислых почв, то есть почв нуждающихся в известковании, приходится 243 тыс. га. Следует иметь ввиду, что сенокосные и пастбищные угодья в таежной и лесостепной зонах размещаются на почвах более низкого бонитета и представлены типами почв, которым в той или иной мере свойственна почвенная кислотность.

Основной особенностью кислых почв является недостаток ионов кальция и избыток ионов водорода в пахотном горизонте, что обусловливает их крайне неблагоприятные агрохимические свойства. Прежде всего, кальций – важный элемент питания растений и его недостаток вызывает их кальциевое голодание: растения плохо развивается и плодоносит, не переносит перезимовки. Понижение реакции почвенного раствора отрицательно влияет на усвоение растениями азота, фосфора, калия и других элементов.

Высокая концентрация ионов водорода затрудняет рост и развитие корневой системы растений, резко снижается, а иногда полностью прекращается усвоения кальция, затормаживается поступление фосфора, поскольку частично изменяет состав протоплазмы корневых клеток. В кислой среде в растениях нарушаются процессы обмена с накоплением промежуточных соединений (нитритов, простых углеводов, органических кислот) вместо завершенных (белков, жиров, крахмала). Растения теряют морозо- и жаростойкость, устойчивость к засухе, к болезням и вредителям, задерживается прохождение отдельных фаз роста и развития.

В почвах с повышенной кислотностью подавляется жизнедеятельность полезных микроорганизмов, почти не развивается аммонифицирующая и нитрифицирующая микрофлора, что тормозит образование нитратов и фиксацию атмосферного азота. В результате нарушается азотное питание растений . В то же время отдельные формы грибов (пеницилиум, фузариум, триходерма), которые выделяют вещества, ядовитые для растений, в кислых почвах развиваются, что создает неблагоприятные условия для жизни и развития растений.

Повышенная кислотность уменьшает растворимость соединений ряда микроэлементов, необходимых растениям (молибден, бор, цинк и медь). Поэтому, растения, культивируемые на почвах элювиального ряда, существенно уступают по содержанию белковых соединений, чем культуры, выращиваемые на почвах черноземного типа. Напротив, в кислой среде повышается растворимость и, следовательно, содержание подвижных форм алюминия, марганца, токсичных для растений.

Кислые почвы отличаются и неблагоприятными физическими свойствами. При недостатке кальция и магния, которые образуют нерастворимые гуматы, гумусовые вещества плохо удерживаются в почве, отчего не только уменьшается запас питательных элементов, но и ухудшается структура почвы. Почвы элювиального ряда обладают, как правило, тонко – пылеватым гранулометрическим составом и бесструктурны, бедны коллоидными частицами и гумусом, что сопровождается нарушением благоприятного водно-воздушного режима.

2. Определение нуждаемости почв в известковании и расчет дозы извести

Неблагоприятные свойства кислых почв могут быть устранены вытеснением ионов водорода и алюминия из почвенного поглощающего комплекса и замещение их кальцием. Это достигается известкованием почвы, т.е. внесением в нее мелиорантов, содержащих известь. Установление потребности почвы в известковании и определение необходимых доз известковых материалов основываются на изучении почвенной кислотности.

Реакция почвенного раствора является отражением состава почвообразующих пород, характера, интенсивности основных процессов и режимов, происходящих в конкретных условиях сочетания факторов почвообразования. Те почвы, в которых оподзоливание выразилось в большей степени, а выщелачивание карбонатов и оснований прошло сильнее, обладают большей обменной кислотностью.

Различают два типа почвенной кислотности: актуальную и потенциальную.

Актуальная кислотность – это кислотность почвенного раствора (водной вытяжки). Интенсивность (степень кислотности) характеризуется активностью ионов водорода, выражаемой как отрицательный логарифм концентрации ионов водорода. Кислотность почвенного раствора обусловлена растворенными в нем химическими веществами. На величину pH почвенного раствора влияют свободные органические кислоты. Их минеральных кислот большое значение имеет угольная кислота, на количество которой влияет растворение в почвенном растворе диоксида углерода.

Потенциальная кислотность связана с твердыми фазами почвы и проявляется только при взаимодействии почвы с солевыми растворами. В составе потенциальной кислотности различают обменную кислотность, определяемую при взаимодействии почвы с раствором нейтральной соли и гидролитическую, определяемую при действии на почву гидролитически щелочной соли. Гидролитическая кислотность почвы является скрытой и показывает почти полную потенциальную кислотность почвы. При определении обменной кислотности часть ионов водорода не вытесняется в раствор в силу более прочного поглощения и установления динамического равновесия между количеством поглощенных водородных ионов и их концентрацией в растворе. Поэтому, если нет обменной кислотности, то она не вредна растениям. Величина гидролитической кислотности определяется функциональными группами гумусовых веществ (карбоксильные, фенольные, спиртовые гидроксилы, аминокислотами, простыми органическими кислотами). Важным показателем необходимости известкования является наличие и величина обменной кислотности. Обменная кислотность своим происхождением обязана совместному наличию в почвах ионов водорода и алюминия, которые находятся в поглощенном состоянии, и представляет собой небольшую, но наиболее опасную часть почвенной кислотности. Она наблюдается в почвах, в которых процесс выщелачивания оснований осуществляется весьма интенсивно и почва нуждается во внесении извести.

Общее представление об обменной кислотности можно получить, определяя pH солевой вытяжки. Установлено, что при:

а) pH солевой вытяжки почва сильно нуждается в известковании ,

б) при pH от 4,5 до 5,5 потребность в известковании уменьшается и характеризуется как средняя нуждаемость, а

в) при pH > 5,5 известкование становится ненужным.

Поскольку гидролитической кислотностью обладает подавляющее большинство почв, по одной ее величине нельзя судить о потребности почвы в известковании. Следовательно, для оценки нуждаемости почвы в извести кроме гидролитической кислотности, необходимо определить степень насыщенности основаниями (V, %):

V, % = S*100/S+H Г,

где S – сумма поглощенных оснований, мг-экв на 100 г почвы;

HГ - величина гидролитической кислотности, мг-экв на 100 г почвы.

Потребность почв в известковании в зависимости от их насыщенности основаниями, установленная эмпирически, выражается следующей шкалой (А.Е.Возбуцкая, 1968).

Почвы, у которых:

V , сильно нуждаются в извести,

от 50 до 70% - в средней степени нуждаются во внесении извести,

V - не нуждаются в извести.

Растения, подвергаясь постоянному и длительному воздействию специфических условий, характерных для тех или иных почвенных провинций, отражают эти условия в своих биологических свойствах и особенностях. В процессе естественного и искусственного отбора в различных эколого-географических районах земледелия постепенно формировались так называемые эколого-географические типы растений, для которых одним из существенных являлось различное и специфическое отношение к реакции почвенного раствора. «Оптимальный интервал pH» носит неопределенный характер в связи со сложностью взаимоотношений в системе почва – растения. Поэтому значение pH почв само по себе не может быть диагностическим признаком химической мелиорации кислых почв. Культурные растения генетически приспособлены к определенным условиям произрастания. По отношению к реакции среды они могут быть сгруппированы следующим образом:

К первой группе относят культуры, характеризующиеся очень высокой чувствительностью к кислой реакции среды почв. Они хорошо растут только при нейтральной или слабощелочной реакции и характеризуются высокой отзывчивостью на их известкование – это люцерна, эспарцет, клевер, сахарная и столовая свекла.

Во вторую группу входят культуры, отличающиеся умеренной чувствительностью к кислотности почв (произрастают при слабокислой или нейтральной реакции) и хорошо отзываются на известкование – яровая пшеница, кукуруза, соя, фасоль, горох, подсолнечник, лук.

К третьей группе относят растения, удовлетворительно растущие в широком интервале pH - слабочувствительные к кислотности почв (рожь, овес, просо, гречиха, тимофеевка). Они положительно реагируют на применение высоких доз извести.

Четвертую группу составляют культуры:

а) не переносящие избытка кальция в почве – лен;

б) удовлетворительно переносящие кислотность почв и не нуждающиеся в их известковании – картофель.

По отношению к реакции среды почв различаются не только виды растений, но и разные сорта одного и того же вида. Наивысшей отзывчивостью на известкование отличаются сорта, выведенные на почвах, имеющих нейтральную и щелочную среду.

Агроэкологические условия растений, произрастающих на кислых почвах, во многом определяются в них отдельными «кислотоопределяющими» элементами.

При проведении известкования очень важно установить оптимальную дозу извести в соответствии с особенностями почвы и возделываемых растений. Расчет дозы извести, необходимой для нейтрализации почвы, за основу принимается величина гидролитической кислотности, выраженная в мг-экв. на 100 г почвы. Для вычисления таким путем дозы извести величину гидролитической кислотности умножают на коэффициент 1,5 .

Доза CaCO 3 = H Г * 1,5* D*Г П.

В зависимости от степени нуждаемости в известковании вводится поправка в рассчитанную дозу извести. При сильной нуждаемости применяется полная расчетная доза извести, при средней -1/2 или?, при слабой -1/3 или 1/4 дозы. Кроме того, учитывается отношение культур к известкованию. Величина поправочного коэффициента зависит от гранулометрического состава почвы и возделываемой культуры.

3. Сущность и значение известкования

Теория и практика известкования кислых почв были освещены еще в работах И.А.Стебута (1865) и получали завершенность в классических работах Д.Н.Прянишникова, К.К.Гедройца.

Основное известковое удобрение – известняк CaCO 3 - практически нерастворимо в воде, однако под влиянием содержащейся в почвенном растворе углекислоты карбонат кальция постепенно превращается в растворимый бикарбонат кальция: CaCO 3 + H 2 O + CO 2 = Ca (HCO 3) 2 .

Бикарбонат кальция диссоциирует на ионы Ca 2+ и 2 HCO 3 - и частично подвергается гидролизу:

Ca (HCO 3) 2 + H 2 O = Ca (OH) 2 +2 H 2 O + 2CO 2 ;

Ca (OH) 2 = Ca 2+ + 2 OH - .

В почвенном растворе, содержащем бикарбонат кальция, повышается концентрация ионов Ca 2+ и OH - . Катионы кальция вытесняют ионы водорода из почвенного поглощающего комплекса, и кислотность нейтрализуется:

ППК] H H + Ca 2+ + 2 HCO 3 - > ППК] Ca + 2 H 2 O +2CO 2 ;

ППК]3 H + Ca 2+ + 2ОН - > ППК] H Ca + 2H 2 O.

Что дает известкование положительного?

Внесение извести устраняет актуальную и обменную кислотность, значительно снижается гидролитическая кислотность.

1. В почвенном растворе повышается степень насыщенности почвы основаниями и содержание кальция. Кальций коагулирует почвенные коллоиды, и, как следствие, образуются структурные агрегаты с последующим улучшением водно-воздушного режима, повышения водопроницаемости. Почва легче поддается обработке. Физическая спелость почвы наступает на 2-3 дня раньше.

2. Ввиду повышения поглотительной способности почвы уменьшаются потери элементов питания через вымывание. Снижается содержание подвижного алюминия, марганца, подвижность тяжелых металлов и загрязняющих веществ.

3. Усиливается микробиологическая активность почвы, особенно активность азотфиксирующих микроорганизмов, нитрификаторов. Подавляется жизнедеятельность патогенной микрофлоры.

4. Происходит мобилизация запасов фосфора за счет интенсификации минерализации органического вещества и перевода фосфатов алюминия, железа в более подвижные кальцийфосфаты.

5. Повышается доступность растениям целого ряда микроэлементов.

6. Улучшается питание растений кальцием и магнием. В растениях активно синтезируются завершенные биохимические соединения (белки, жиры, углеводы).

7. Повышается эффективность органических и минеральных удобрений и бактериальных преператов.

Что дает известкование отрицательного?

Усиление минерализации органического вещества почвы, если известкование не сопровождается применением органических удобрений, может сопровождаться обеднением почвы. «Известкование обогащает родителей, но разоряет детей», -говорит голландская пословица.

После известкования активизируется почвенный калий, но может быть нарушено соотношение K:Ca с преобладанием последнего. Поэтому в некоторых случаях возникает потребность в увеличении доз калийных удобрений.

Возникает необходимость контроля обеспеченности растений некоторыми микроэлементами.

После известкования возрастает вымывание оснований и органического углерода, 78-87% которых представлены фульво- и низкомолекулярными органическими кислотами, а 13-22% - веществами, сходными с гуминовыми кислотами.

Экологическая и экономическая напряженность в сельскохозяйственном производстве предполагает поиск и других нетрадиционных подходов и использованию кислых почв:

а) создание и подбор устойчивых и толерантных к повышенной кислотности, к высокому содержанию подвижного алюминия сортов культурных растений. Растения участвуют в регулировании реакции среды через корневые выделения: если в почве больше катионов, растения преимущественно выделяют анионы; если в почве больше анионов, растения выделяют катионы.

б) использование на кислых почвах минеральных удобрений на фоне органических;

в) освоение альтернативных систем земледелия, исключающих применение физиологически кислых удобрений.

Химические мелиоранты – удобрения длительного действия. При многократных механических обработках почвы они тщательно перемешиваются со всей массой пахотного слоя. Полная доза извести оказывает положительное действие на урожай полевых культур на средне- и тяжелосуглинистых почвах в течение 15-20 лет, а на почвах легкого гранулометрического состава 8-10 лет. Главное условие – необходимо, чтобы максимальный сдвиг показателя pH в сторону щелочного интервала по времени совпал с размещением на известкованном поле культуры, наиболее отзывчивой на это мероприятие. И наоборот, культуры, на которые известкование оказывает отрицательное действие, должны размещаться на этом поле в момент затухания действия мелиоранта.

4. Требования к внесению и заделке извести

Основным требованием является равномерное распределение (рассев) извести с последующим тщательным перемешиванием с почвой.

При известковании полной дозой, повторное внесение извести проводят через 6-8 лет.

Полную дозу извести вносится в два приема: большая часть дозы заделывается с осени под вспашку зяби, меньшая – под культивации.

Обязательным условием эффективного известкования является оптимальная влажность почвы.

Недопустимо внесение извести весной, поскольку почвенная влага будет использована на гашение извести, а почва иссушена.

Внесение извести в зимнее время может быть в исключительных случаях при строго определенных условиях: по тонкому снегу, на выровненных местах, в безветренную погоду.

Недопустимо совместное внесение извести с навозом и аммиачными удобрениями, вследствие потерь азота.

Для рассева слабопылящих материалов используют разбрасыватель минеральных удобрений РУМ-3, универсальный тракторный прицеп-разбрасыватель 1-ПТУ-3,5; разбрасыватель минеральных удобрений и извести РМИ-2, навешенный на разбрасыватель–прицеп удобрений РПТУ 2А, и туковые сеялки.

5. Известковые удобрения

Известковые удобрения подразделяются на твердые (требующие размола), мягкие или рыхлые (не требующие размола) и отходы промышленности.

Твердые известковые породы содержат разное количество CaCO 3 и MgCO 3 , различаются по количеству нерастворимого остатка (глина и песок). По содержанию CaO и MgO эти породы делятся на следующие группы: известняки содержат 55-56% CaO и до 0,9% MgO; известняки доломитизированные – 42-55% CaO и 0,9-9% MgO; доломиты – 32-30% CaO и 18-20% MgO.

Известняки и мел – осадочные породы преимущественно морского происхождения. Известняки состоят в основном из минерала кальцита, но чаще они доломитизированы и, кроме CaCO 3 , содержат MgCO 3 . Присутствие MgCO 3 повышает прочность и твердость известковых пород и уменьшает их растворимость. Твердые известковые породы являются исходным материалом для производства промышленных известковых удобрений – известняковой и доломитовой муки, жженой и гашеной извести.

Известняковая или доломитовая мука получается при размоле и дроблении известняков и доломитов на заводах. Известняковая мука состоит из CaCO 3 и небольшого количества MgCO 3 ; в пересчете на CaCO 3 содержит 85-100%.

Доломитизированную муку следует применять на почвах легкого гранулометрического состава, особенно при возделывании в севооборотах культур, чувствительных к недостатку магния, - картофеля, льна, бобовых. Быстрота взаимодействия с почвой и эффективность молотого известняка и доломита в сильной степени зависит от тонины помола. Частицы известняка и доломита крупнее 1мм плохо растворяются и очень слабо уменьшают кислотность почвы. Чем тоньше размол известняка и доломита, тем лучше она перемешивается с почвой, скорее и полнее растворяется, быстрее действует и тем выше ее эффективность.

Жженая и гашеная известь . При обжиге твердых известняков карбонаты кальция и магния теряют углекислоту и превращаются в окись кальция или окись магния, получается жженая (комовая) известь. При взаимодействии ее с водой образуется гидроокись кальция или магния, то есть так называемая гашеная известь «пушенка» - тонкий рассыпающийся порошок. Гасить жженую известь можно непосредственно в поле, присыпая влажной землей.

Гашеная известь получается как отход на известковых заводах и при производстве хлорной извести. Пушенка - наиболее быстродействующее известковое удобрение, особенно ценное для глинистых почв.

Мягкие известковые породы - вторичные пресноводные известковые отложения. К ним относят известковые туфы, мергели, природная доломитовая мука. Залежи их обычно более мелкие, но они расположены часто вблизи полей, что делает их применение экономически целесообразным, они не требует размола, а только высушивания и просеивания.

Известковые туфы называют еще ключевой известью, так как они встречаются главным образом в местах выхода ключей в притеррасных поймах; содержат от 80 до 90% CaCO 3 .

Мергели содержат в основном CaCO 3 , иногда вместе с примесью глины. Поэтому содержание здесь колеблется от 25 до 50 %. Мергели могут быть рыхлые и плотные, требующие измельчения.

Доломитовая мука - естественная рыхлая порода, состоящая из MgCO 3 и CaCO 3 , с общим содержанием в перерасчете на CaCO 3 95-108%. Не требует размола. Залежи встречаются редко. Хорошее известковое удобрение для почв легкого гранулометрического состава, бедных магнием.

Известковые отходы промышленности. К ним относятся: сланцевая зола, дефекат, белитовая мука.

Сланцевая зола . Получается при сжигании горючих сланцев на промышленных предприятиях и электростанциях. Состоит из силикатов, окисей и карбонатов кальция и магния с общим содержанием в пересчете на CaCO 3 – 65- 80%. Кроме того, содержит небольшое количество калия и серы. По действию близка к известняковой муке. Сланцевая зола пригодна для большинства полевых культур, в том числе для бобовых, картофеля, льна.

Дефекат – отход свеклосахарного производства. Содержит CaCO 3 с примесью Ca (OH) 2 с общим содержанием в пересчете на CaCO 3 до 70%. Хорошее известковое удобрение для применения вблизи сахарных заводов. Кроме извести, дефекат содержит 0,3-0,5 % азота, 1-2% фосфора, 0,6-0,9% калия, до 15% органического вещества.

Белитовая мука – отход алюминиевой промышленности, имеет следующий химический состав: CaO – 45-50%, Na 2 O+ K 2 O- 2,05, SiO 3 - 30, Fe 2 O 3 – 2,9, MnO -0,04, Al 2 O 3 - 3,4% , а также небольшое количество фосфора, серы и некоторых микроэлементов.

Установление целесообразности замены суперфосфата фосфоритной мукой по методу Б.А.Голубева

Фосфоритная мука для большей части сельскохозяйственных культур становится достаточно хорошим источником фосфорного питания только тогда, когда почва имеет повышенную кислотность, достаточную для разложения фосфоритной муки.

Исследованиями Б.А.Голубева установлено, что действие фосфоритной муки начинает проявляться, когда гидролитическая кислотность почвы достигает 2-2,5 мэкв/100 г почвы. Когда гидролитическая кислотность почвы выше указанной величины, действие фосфоритной муки, внесенной в двойной дозе по суперфосфату, может приближаться к действию суперфосфата.

Однако действие фосфоритной муки зависит не только от величины гидролитической кислотности. Прогноз возможного положительного действия фосфорита становится более точным и полным, известна емкость поглощения удобряемой почвы, а также вычислена степень насыщенности почвы основаниями. Можно ожидать полного действия фосфоритной муки, когда H г = 3 + 0,1 ЕКО.

Таблица 1. Зависимость эффективности фосфоритной муки от физико-химических свойств почвы

Потенциометрическое определение обменной кислотности

(лабораторная работа)

Материалы и оборудование: весы технические, колбы на 100мл, дистиллированная вода, стаканчики на 50 мл, иономер, вспомогательный хлорсеребряный электрод, стеклянный электрод, предварительно выдержанный в 0,1н растворе соляной кислоты.

Обменной кислотностью называют часть потенциальной кислотности, которая обнаруживается при взаимодействии почвы с раствором нейтральной соли.

Принцип метода . Метод основан на определении активности ионов водорода. Для измерения величины pH используется электронная схема со стеклянным электродом, в который впаян литиевый стерженек. При погружении электрода в раствор происходит обмен ионов лития с поверхности слоев на ионы водорода. Благодаря разности потенциалов возникает электродвижущая сила, величина которой соответствует активности ионов водорода в растворе. Извлечение обменных катионов водорода производится раствором хлористого калия концентрации 1моль/дм 3 (1н) при соотношении почвы и раствора 1:2,5.

Ход определения

В коническую колбу на 100 мл отвешивается на технических весах 10г воздушно-сухой почвы, пропущенной через сито с отверстиями в 1мм, и приливается 25 мл 1н раствора хлористого калия (колбы подписать). Содержимое колб тщательно перемешивается и встряхивается на ротаторе в течение 30 минут, далее суспензию переносят в стаканчик и производят определение pH на иономере. Электроды погружаются в стаканчик с испытуемым раствором, ожидается успокоение стрелки прибора и производится отсчет по верхней шкале прибора. При этом сопоставляются показания на верхней шкале и положение переключателя «пределы измерения»

Обсуждение результатов

При выполнении лабораторной работы каждый студент получает индивидуальный почвенный образец, характеризуемый данными этикетки.

1. На основании полученных результатов:

а) Рассчитывается степень насыщенности почвы основаниями;

б) Определяется потребность почвы в известковании;

в) Рассчитывается доза известьсодержащего мелиоранта;

г) Оформите в рабочей тетради выводы и обоснуйте полученные материалы.

Каждый студент получает индивидуальное расчетное задание, по которому следует:

Задачи и упражнения

1. Рассчитайте норму извести под картофель на дерново-подзолистой почве: S = 21 ммоль/100 г, Н г = 9,0 ммоль/100 г.

2. Какие из имеющихся удобрений (суперфосфат, фосфоритная мука, обесфторенный фосфат) необходимо применять на дерново-подзолистой почве со следующими агрохимическими показателями: S = 8 ммоль/100 г, Н г = 6,9 мг-экв/100 г, pH Kcl = 4,2?

3. Сколько необходимо внести извести под картофель, если Н г = 5 ммоль /100 г, V = 70%?

4. В хозяйстве имеются простой суперфосфат, двойной суперфосфат, фосфоритная мука. Какое удобрение вы будете применять: а) под бобовые культуры, б) при S = 20 ммоль /100 г, Н г = 7 ммоль/100 г, в) в рядки при посеве?

5. Доза внесения извести, рассчитанная по Н г, составляет 2,8 т/га. Какова норма внесения в физическом весе следующих мелиорантов: известковая мука (80%), сланцевая зола (60%), известковый туф (40%).

6. Для создания культурного пахотного слоя (0-20см) требуется узнать, нуждаются ли почвы в мелиорирующем веществе и в какой дозе по следующим показателям:

Таблица 1

Почва	Горизонт	Глубина, см	Ммоль на 100г почвы				Плотность сложения, г/см3
			Са 2+	Mg 2+	Hr +	ЕКО
1	A 1	5-10	7,42	6,3	5,5	19,22	1,15
	А 2	10-25	3,5	2,45	0,8	6,75	1,45
2	A 1	0-15	22,0	1,9	3,8	27,7	1,22
	А 1 А 2	15-35	16,8	0,9	4,3	22,0	1,25
3	A 1	2-8	9,9	3,7	4,7	18,3	1,15
	А 2	8-25	1,15	0,8	2,2	4,4	1,35

7. По приведенным данным, выраженным в ммоль/100г почвы, определите: нуждаются ли почвы в химической мелиорации; если нуждаются, то в какой?

а) Са 2+ =2,5; Мg 2+ =1; Нr=8;

б) S=12; Нr=4;

в) ЕКО=21; Нr=5;

г) Са 2+ =4,6; Мg 2+ =1,3; ЕКО=7,4;

д) S=10,4; EKO=14,2;

e) S= 4,4; Hr=3,5;

ж) Са 2+ =2,9; Мg 2+ =0,7; Нr=7,3;

8. Определить место и очередность известкования следующих звеньев севооборотов на светло-серой лесной почве при S = 28 ммоль/100 г, Нг = 5,8 ммоль/100 г, pH Kcl = 5,1:

а) пар – лен – ячмень;

б) картофель – пшеница – овес;

в) донник – пшеница – ячмень;

г) кормовая свекла – пшеница – овес;

д) турнепс – пшеница – овес + горох – пшеница;

е) люцерна – люцерна – пшеница – пшеница;

9. Дайте прогноз применения фосфоритной муки. Почвы: дерново-подзолистая, при S = 14 ммоль/100 г, Нг = 6,0 ммоль/100 г; серая лесная при S = 25 ммоль/100 г, Нг = 4,8 ммоль/100 г.

10. Определите степень нуждаемости почв в химической мелиорации и дозу внесения извести для пахотного слоя (0-20 см) почвы по следующим показателям:

Таблица 2

Почва	Горизонт	Глубина, см	Ммоль на 100г почвы				Плотность сложения, г/см3
			Са 2+	Mg 2+	Hr +	ЕКО
1	A 1	0-18	11,2	1,5	5,3	18,0	1,15
	А 2	18-30	8,8	2,2	3,7	14,7	1,45
2	A 1	0-12	18,4	3,2	4,5	26,1	1,11
	А 2	12-22	17,4	0,9	2,1	20,4	1,32
3	A 1	2-8	9,8	3,7	4,8	18,3	1,2
	А 2	8-23	1,5	0,7	2,2	4,4	1,5

Тема. Химическая мелиорация почв. Гипсование солонцовых почв

Основные теоретические положения

Мелиорация (от лат. мelio – улучшать) – это система мероприятий по улучшению свойств и режима почв в благориятных производственном и экологическом направлениях. Мелиорация обеспечивает создание важнейших условий для получения высоких и устойчивых урожаев, рациональное использование почв, совершенствует производство, качественно меняет условия и производительность труда. Следует иметь ввиду, что мелиорация представляет собой лишь часть сложного комплекса мероприятий, направленных на оптимизацию процесса сельскохозяйственного производства, общего объема продуктивности почв.

1. Распространение солонцовых почв и необходимость их улучшения

Объектами химической мелиорации являются ионообменные и коллоидно-химические свойства почвы , ее кислотно-основные характеристики, солевой и микроагрегатный состав, которые в своей взаимосвязи определяют химико-мелиоративное состояние почвы и могут быть улучшены с помощью различных приемов и методов. Поглотительной способностью обладают почвенные коллоиды – наиболее реакционноспособная высокодисперсная часть почвы, в состав которой входят нерастворимые в воде алюмосиликаты, гумусовые вещества и органоминеральные соединения. Весь этот сложный конгломерат соединений, способный обменивать содержащиеся в нем катионы кальция, магния, натрия, водорода, алюминия и др. на любые катионы естественных и искусственных растворов, называют почвенным поглощающим комплексом.

Солонцеватыми почвами и солонцами называют почвы, содержащие повышенное количество обменного натрия (либо магния) в ППК одного из горизонтов почвенного профиля – иллювиального или переходного горизонта Б, расположенного под самым верхним почвенным горизонтом А. Процесс накопления поглощенного натрия в поглощающем комплексе почвы называют процессом осолонцевания. Обычно солонцы встречаются в комплексе с зональными почвами – бурыми, каштановыми, черноземными, образуя пятна размером от нескольких квадратных метров до десятков гектар. Около 20% солонцовых почв приходится на зону черноземов, а основные их площади находятся в зоне каштановых почв, т.е. на территории с наиболее плодородными почвами. Однако крайне неблагоприятные агрономические показатели солонцов не позволяют использовать благоприятные природно-климатические условия и резко снижают общую продуктивность зональных почв.

На долю солонцовых почв в Российской Федерации приходится 30 млн. га, что составляет 17,5% сельскохозяйственных угодий. В Сибири солонцовые почвы занимают 16% от площади сельскохозяйственных угодий и 12% (7млн.га) к площади пашни. В Красноярском крае, в лесостепной зоне (Канский, Дзержинский районы) формируются солонцовые почвы с содовым типом засоления. В степной (Хакасия) и сухостепной (Тыва) зоне края обнаружены почвы солонцового комплекса со смешанным и нейтральным типом засоления – на них приходится 127тыс. га.

Начало глубокому изучению генезиса и мелиорации солонцов было положено в трудах известного почвоведа-химика К.К.Гедройца – автора коллоидно-химической теории солонцового процесса. Согласно этой теории начальной стадией процесса является поступление в верхние горизонты почвы солей натрия из соленосных отложений или соленых подземных вод под влиянием капиллярных сил, или гидростатического давления. При снижении уровня грунтовых вод и прекращения их миграции вверх дальнейшее засоление не только приостанавливается, но начинается процесс рассоления, выщелачивания солей в нижние горизонты почвы. В соответствии с теорией К.К.Гедройца, наступает вторая стадия солонцового процесса – образование солонца, в которой выделяется три характерных фазы. Во-первых, удаление растворимых солей из верхних горизонтов почвы; 2) образование соды; 3) диспергирование почвенных частиц и вынос их вниз по профилю почвы. При рассолении и понижении концентрации растворимых солей ниже порога коагуляции наступает пептизация коллоидов, содержащих поглощенный натрий, частично переходят в золь, поэтому почвенные агрегаты распыляются. Пептизированные органические коллоиды разрушаются и вымываются из верхних слоев почвы в нижние, распадаются и перераспределяются минеральные коллоиды, образуя иллювиальный горизонт с максимальным содержанием поглощенного натрия.

Хотя основной причиной развития солонцового процесса принято считать обменный натрий, в природе встречаются почвы, обладающие ярко выраженными солонцовыми свойствами, в поглощающем комплексе которых содержится незначительное количество обменного натрия и существенная доля магния. Работами ряда исследователей (А.Н.Соколовский, 1938, А.М.Можейко, 1965, В.А Ковда, 1963) установлено, что при определенном соотношении натрия и магния в почвенном поглощающем комплексе магний выполняет существенную роль в формировании солонцеватости почв. Внедряясь в почвенный поглощающий комплекс, он, хотя и в меньшей степени, чем натрий, увеличивает гидрофильность коллоидов, нарушает связи между отдельными микроагрегатами почвы, вызывает появление неблагоприятных агрохимических свойств, характерных для солонцов.

Солонцовые почвы отличаются низким естественным плодородием. Это объясняется, прежде всего, их отрицательными водно-физико-механическими свойствами. Повышается их набухаемость. В сухой период глинистая масса солонцов сжимается, подвергается консолидации, превращается в плотную, твердую массу, не поддающуюся обработке. Солонцовый горизонт препятствует проникновению вглубь корневой системы растений. Сжатие сопровождается разрывами. Возникает сложная сеть крупных трещин. Особенно отчетливо она проявляется в иллювиальной толще солонца, где формируются столбчатые горизонты. Солонцы возникают в условиях периодически промывного водного режима, когда относительно кратковременная стадия обводнения профиля сменяется иссушением. В период обводнения в анаэробных условиях происходит интенсивная гидратация коллоидов, их набухание. Во влажный период иллювиальные горизонты солонцов часто становятся водоупорными, абсолютно непроницаемыми, а в сухой период поверхностные горизонты могут обладать очень высокой, иногда провальной водопроницаемостью. Этим объясняется глыбистый характер солонцов, их низкое плодородие и сложность окультуривания.

Кроме отрицательных агрофизических качеств, солонцам свойственна повышенная щелочность в горизонте В, губительно действующая на культурные растения и большинство почвенных микроорганизмов. В результате обменной реакции между поглощенным натрием и бикарбонатом кальция или угольной кислотой в почвенном растворе солонцовых почв образуются углекислые соли натрия, которые будучи гидролитически щелочными, создают повышенную щелочность раствора:

(П.П.К) 2Na + Ca(HCO 3) 2 (П.П.К)Ca + 2NaHCO 3 . Cода, присутствующая в поверхностных горизонтах профиля, соль сильного основания и слабой кислоты, подвергается активному гидролизу: Na 2 CO 3 + 2H 2 O > 2NaOH +H 2 CO 3 .

При щелочной реакции нарушается обмен веществ в растениях, уменьшается растворимость и доступность соединений железа, марганца, бора, фосфорнокислых солей кальция и магния в почве, угнетаются процессы фотосинтеза. Гигроскопичность солей резко уменьшает количество почвенной влаги, доступной растениям. Все эти отрицательные черты солонцовых почв приводит к замедлению развития растений, резкому снижению урожая, а зачастую к гибели сельскохозяйственных растений. Влияние засоления почв на развитие полевых культур зависит от биологических особенностей каждой отдельной культуры, так и от степени и химизма засоления и от других агрохимических показателей почвы: ее влажности, запаса питательных веществ. Предельная солеустойчивость сельскохозяйственных культур выражается допустимыми для их возделывания содержанием в почве хлора и для большинства культурных растений находится в пределах от 0,04 до 0,01%. Более устойчивы к засолению зерновые, сахарная свекла, хлопчатник, менее устойчивы бахчевые культуры. Из древесных культур и кустарниковых пород устойчивы к засолению вяз мелколистный, акация желтая, клен татарский, смородина золотистая. Далеко не все соли одинаково токсичны для растений. Наиболее вредна для полевых культур сода, менее токсичны хлорид и сульфат натрия.

2. Значение и сущность гипсования солонцовых почв

Сельскохозяйственное использование солонцовых и солончаковых почв, возможно, только после их коренной химической мелиорации, направленной на опреснение почвы. Понижение засоленности почвы может быть достигнуто механическими, биологическими и физико-химическими методам.

К улучшению солонцовых почв следует подходить дифференцированно, в зависимости от их степени солонцеватости, от количества выпадающих осадков, наличия или отсутствия орошения. В зависимости от величины солонцеватости почвы подразделяются на следующие группы: несолонцеватые - содержащие поглощенного натрия не более 5% от емкости поглощения; слабосолонцеватые – 5-10%; среднесолонцеватые – 10-20% и сильносолонцеватые (поглощенного натрия более 20%), сюда относятся солонцы.

Наибольшую степень солонцеватости имеют солонцы. По характеру засоления выделяются две группы солонцов.

1) содовые и содово-сульфатные (щелочные) лугового и лугово-степного типов, встречающиеся в основном в черноземной зоне;

2) хлоридно-сульфатные и сульфатно-хлоридные (нейтральные), распространенные в зоне каштановых и бурых почв.

В солонцах первой группы, кроме поглощенного натрия, содержатся водорастворимые соли, имеющие повышенную щелочность (NaHCO 3 и Na 2 CO 3).

Главный способ коренного улучшения этих почв – гипсование, т.е. внесение в почву в качестве мелиорирующего средства гипса CaSO 4 *2H 2 O. Теоретическое обоснование гипсования солонцов было дано в работах академика К.К.Гедройца. При внесении в солонцовые почвы гипса протекает реакция:

ППК] Na Na + CaSO 4 *2H 2 O >ППК] Сa + Na 2 SO 4 .

При внесении в почву гипса в почвенном растворе устраняется сода, поглощенный натрий вытесняется и замещается кальцием с образованием хорошо растворимой нейтральной соли – сульфата натрия. Таким образом, данный прием устраняет щелочную реакцию солонцовой почвы. Замена поглощенного натрия кальцием сопровождается коагуляцией почвенных коллоидов; образующиеся при разложении растительных остатков молодые гумусовые вещества в присутствии кальция склеивают почвенные комочки, поэтому почва приобретает прочную комковатую структуру, улучшаются ее физические свойства, водопроницаемость и аэрация, облегчается обработка. Устраняя щелочность и улучшая физические свойства почвы, гипсование создает благоприятные условия для развития и деятельности почвенных микроорганизмов. Поэтому, под влиянием гипсования улучшаются физические, физико-химические и биологические свойства солонцеватых почв, повышается их плодородие, они становятся пригодными для возделывания даже весьма требовательных культур.

3. Расчет дозы гипса

Дозу гипса устанавливают по содержанию обменного натрия и определяют по формуле: CaSO 4 *2H 2 O = 0,086 (Na – 0,1 * ЕКО)*h*d, где

Непременным условием успешной мелиорации является удаление побочных продуктов реакции гипсования (Na 2 SO 4) из корнеобитаемых горизонтов почвы, во избежание ее вторичного засоление ее вторичного засоления, а это достигается при достаточном естественном увлажнении. Поэтому гипсование целесообразно сочетать с мероприятиями, усиливающими промывание почвы (снегозадержание, дренирование), особенно эффективно в условиях орошения. Орошение способствует удалению натриевых солей из почвенной толщи и предотвращает возможность вторичного осолонцевания или засоления почвы. В условиях орошения мелиоративный эффект может быть достигнут за сравнительно короткий период -2-3 года. В условиях богарного земледелия химический метод (гипсование) наиболее эффективен в степной зоне с годовым количеством осадков 400-450 мм при мелиорации черноземных и лугово-черноземных солонцов.

В сухостепной и пустынно-степной зонах с годовым количеством осадков 200-300 мм химическая мелиорация каштановых и бурых полупустынных солонцов возможна только в условиях орошения.

В степной зоне лучшим местом проведения химической мелиорации являются чистые пары. При недостатке или отсутствии их гипсование проводят под пропашные культуры. В лесостепной зоне лучшее место для гипсования – поле, подготавливаемое для посева сахарной свеклы, а в степной – кукурузы. В кормовых севооборотах гипс вносят под многолетние травы.

Мелиорирующее действие гипса зависит от степени перемешивания его с почвой. Поэтому гипс обязательно заделывают под глубокую зяблевую вспашку, чтобы солонцовый горизонт лучше перемешать с ним и верхним надсолонцовым горизонтом. Причем, способы внесения гипса зависят от глубины залегания солонцового горизонта. При обычной вспашке глубокостолбчатых солонцов солонцовый горизонт в незначительной степени выворачивается на поверхность или совсем не затрагивается обработкой. В этих условиях 75% дозы гипса вносят под вспашку и 25% - поверхностно под культивацию. При вспашке мелких солонцов значительная часть солонцового горизонта выворачивается на поверхность. Половину дозы гипса на них вносят под вспашку либо разбрасывают по поверхности с последующим перемешиванием его с пахотным слоем боронованием, вторую половину – под культивацию. После внесения гипса проводят влагозарядковый полив.

Солонцы – солончаки содового засоления, обладая отрицательными агрохимическими характеристиками, отличаются еще и высокими значениями pH и присутствием бикарбонатов и карбонатов натрия, которые весьма токсичны для растений.

В почвах содового засоления вследствие щелочной реакции почвенного раствора растворимость кальциевых соединений сильно подавлена. Поэтому, несмотря на высокое содержание углекислого кальция в этих почвах, растения испытывают кальциевое голодание, а это, в свою очередь, усиливает угнетающее воздействие высоких значений Ph на растения. Из-за малой растворимости кальциевых соединений применение кальцийсодержащих мелиорантов на содовых солонцах малоэффективно и целесообразно применять кислование почвы с помощью сильных минеральных кислот. Наиболее часто используют для мелиорации почв содового засоления серную кислоту. При кисловании содовых солонцов происходит их радикальное улучшение: нейтрализация щелочности, разложение карбонатов с переходом их в сульфаты и бикарбонаты кальция и магния и образование тонкодисперсного гипса, вытесняющего обменный натрий из ППК:

Na 2 CO 3 + H 2 SO 4 = Na 2 SO 4 + H 2 CO 3 >CO2 >H2O

CaCO 3 + H 2 SO 4 = CaSO 4 + H 2 CO 3 >CO2 >H2O

ППК] 2 Na + CaSO 4 = ППК] Сa + Na 2 SO 4

В результате этих процессов происходит коагуляция гидрофильных почвенных коллоидов с уменьшением дисперсности, улучшение фильтрационных свойств почвы, улучшение ее кальциевого т питательного режимов. Процесс кислования осуществляется путем непосредственной подачи серной кислоты из цистерны в оросительные системы, где она разбавляется до концентрации 0,8-1,0% путем регулирования скорости подачи воды, и обработки почвы полученным раствором.

Для коренной мелиорации норма кислоты рассчитывается на метровый слой почвы, причем промывные нормы после проведения мелиоративной обработки достигают 17 тыс. м 3 /га. Мелиоративные работы проводят на фоне глубокого закрытого дренажа.

В практике мелиорации почв содового засоления в качестве химического мелиоранта используется и сернокислое железо (железный купорос).

Железный купорос является гидролитически кислой солью, которая при взаимодействии с водой образует гидроксид железа и свободную серную кислоту, воздействующую на солонцовые почвы по описанному выше механизму. Мелиоративный эффект применения железного купороса усиливается его седиментационным воздействием на дисперсные фракции почвы. В результате седиментации гидрофильных коллоидов под влиянием двухвалентного катиона железа повышается оструктуренность, и улучшаются фильтрационные свойства почвы, ускоряется процесс ее опреснения. Внесенный в почву железный купорос вступает в обменные реакции с карбонатами и бикарбонатами натрия, кальция и магния. При этом почвенный раствор обогащается растворимыми солями натрия и магния, которые при последующих промывках выносятся в дренажные воды. Однако при внесении железного купороса наблюдается повышение концентрации подвижных форм железа в почве, что приводит к фиксации доступного фосфора и ухудшению фосфорной обеспеченности растений. Поэтому почвы, мелиорируемые сернокислым железом, нуждаются во внесении фосфорных удобрений.

Высокая растворимость сульфата железа (около 20% при 20 0 С) позволяет вносить мелиорант в почву вместе с оросительной водой, а также с другими мелиорантами, например, с фосфогипсом. Образующаяся при гидролизе сульфата железа серная кислота разрушает пленку карбоната кальция, образующуюся на зернах гипса, и способствует увеличению его мелиоративной активности. Расходы на полную мелиорацию содовых солонцов железным купоросом окупаются за 6-8 лет.

4. Гипсовые мелиоранты

Гипсование является дорогостоящим мероприятием, а малорастворимый гипс – мелиорантом медленного действия. Среди природных соединений, содержащих кальций, в мелиорации солонцов наибольшее распространение получили глиногипс, карбонатно-гипсовая порода, фосфогипс, сыромолотый гипс. Глиногипс содержит 70-90% гипса, до 11% карбоната кальция, примеси магния, натрия, калия, ряд микроэлементов: медь и марганец. Глиногипс является эффективным мелиорантом, особенно в условиях орошения, и оказывает положительное действие на почву и ее плодородие в течение 5-6 лет после внесения.

Аналогичное воздействие на солонцовые почвы оказывает карбонатно-гипсовая порода. Она легко добывается открытым способом и не нуждается в предварительной подготовке и переработке, а по мелиоративному действию не уступает гипсу.

Фосфогипс является крупнотоннажным отходом производства двойного суперфосфата и преципитата. Представляет собой очень тонкий порошок серого или белого цвета, содержащий 75-85% гипса, 0,5-0,6% фосфорной кислоты, 5-6% глины и воду. Фосфогипс гораздо дешевле гипса, обладает более высокой растворимостью, а присутствие в нем водорастворимого фосфора усиливает мелиорирующий эффект. Его использование несколько осложняется высокой гигроскопичностью, поэтому фосфогипс рекомендуется подсушивать и гранулировать в заводских условиях, чтобы он содержал не более 15% свободной влаги.

Сыромолотый гипс получают путем размола природных залежей гипса. Это белый или серый порошок, содержит 71-73% гипса, в воде растворяется слабо. Важное значение имеет тонина его размола. Согласно принятому стандарту, все частицы гипса должны проходить через сито с отверстием 1мм и не менее 70-80% через сито с отверстиями 0,25мм. Влажность молотого гипса не должна превышать 8%, иначе он слеживается, при хранении превращается в глыбы и комки.

5. Агротехнические и агробиологические способы улучшения солонцовых почв

Изучение генетических особенностей солонцовых почв, своеобразное строение их профиля позволило разработать методы коренного улучшения солонцов без внесения химических мелиорантов извне путем использования внутренних ресурсов сомой почвы.

В солонцах второй группы поглощенного натрия немного и нет соды. На этих почвах наиболее эффективен агробиологический способ освоения солонцов. Он заключается в сочетании механического, химического и биологического воздействий на солонцовые почвы с целью их улучшения и состоит из комплекса мероприятий:

1. мелиоративная обработка почв, направленная на создание глубокого пахотного и корнеобитаемого слоя с вовлечением в него углекислого кальция или гипса из нижележащих горизонтов, за счет которых осуществляется самомелиорация солонцов;
2. система применения органических и минеральных удобрений;
3. система влагонакопительных мероприятий;
4. посев культур-освоителей.

Впервые прием самомелиорации солонцов был предложен В.А. Ковдой и А.Ф.Большаковым для мелиорации солонцов Прикаспийской низменности. Применение способа самомелиорации солонцов основано на том, что в зоне сухих степей и пустынной зоне в этих почвах близко к дневной поверхности залегают гипсовый и карбонатный горизонты. С помощью плантажной вспашки на глубину 50-55см гипсовый горизонт, залегающий в этих почвах на глубине 35-50см, перемешивают с солонцовым. Способ мелиоративной обработки зависит от мощности надсолонцового и солонцового горизонтов и глубины залегания карбонатов. На глубоких и средних солонцах применяют трехъярусную вспашку плугом ПТН-40. При такой обработке гумусовый надсолонцовый горизонт остается на поверхности, а солонцовый и карбонатный меняются местами.

На мелких солонцах с неглубоким залеганием (до 40см) залеганием карбонатов проводят плантажную вспашку плугом ППН-50. При этой вспашке происходит перемешивание гумусового, солонцового и подсолонцового (карбонатного) горизонтов. После плантажной вспашки производят обработку почв тяжелыми дисковыми боронами для разрушения глыб, а также выполняют мероприятия по накоплению влаги в почве путем устройства продуваемых полос, посева высокостебельных культур для создания кулис. Затраты на проведение мелиоративной вспашки окупаются за 2-3 года, а длительность действия продолжается 10-12 лет.

Агробиологическая мелиорация включает в себя накопление влаги, введение черных и кулисных паров, напахивание снежных полос, лиманное орошение. Благодаря этому создаются условия для увеличения запасов и выноса вредных солей в нижележащие горизонты. Мелиоративную обработку солонцов осуществляют в раннем или черном пару. При обработке раннего пара основную мелиоративную вспашку на 45-50 см проводят весной, летом его культивируют. Ранней весной следующего года боронуют и высевают культуры – освоители солонцов.

При обработке черного пара основную мелиоративную вспашку проводят осенью. На следующий год осуществляют уход за паром (ранневесеннее боронование, культивация, осеннее глубокое рыхление).

Отрицательные свойства сильнозасоленных почв и солончаков могут быть ослаблены в результате биологической мелиорации. Этот вид мелиорации осуществляется путем возделывания на засоленных почвах галофитов. Галофиты способны поглощать до 25- 50% солей от собственной сухой массы. Скашивание и удаление солянок позволяет освободить поверхностные горизонты от части солей. Кроме того, солянки затеняют почву, обогащают ее верхние горизонты органическим веществом. Такими растениями в зоне каштановых почв являются тамариск, лох, скумпия, акация желтая, клены татарский и ясенелистный. Своей корневой системой они благоприятно влияют на физические и химические свойства почвы. Дополнительная аккумуляция снега не только улучшает их водный режим, но и способствует промывке солей.

Землевавание как способ мелиорации заключается в искусственном создании мощного плодородного пахотного горизонта на поверхности солонца или сильносолонцовой почвы. С этой целью скреперами срезают тонкий (1-2см) слой поверхностного горизонта окружающей солонец плодородной несолонцовой почвы, который и будет пахотным горизонтом нового профиля. Этот прием наиболее эффективен для мелиорации солонцов черноземной зоны, поскольку срезка поверхностных слоев при тщательном выполнении этого приема не вызывает заметного изменения плодородия черноземов.

Срезанный мелкозем гумусового горизонта в буртах складируют на поверхности мелиорируемых солонцовых участков, а затем разравнивают грейдерами по полю. Н.В. Орловский, впервые предложивший этот прием мелиорации солонцов в черноземной зоне Западной Сибири, считал достаточным нанесение слоя мощностью 6-9 см в несколько приемов. Землевание должно сочетаться с интенсивной системой мероприятий по восстановлению плодородия почв на срезанных участках поверхности. Большое значение приобретает внесение удобрений, особенно органических, посев сидератов.

1. Ознакомиться с особенностями солонцовых почв и способами их улучшения по данным конспекта теории;

2. каждый студент получает индивидуальное задание, по материалам которого необходимо определить:

1. потребность почв в гипсовании;
2. рассчитать дозу мелиоранта;
3. предложить агротехнические способы улучшения анализируемой почвы.

Задачи и упражнения

1. Почва – южный чернозем, ЕКО – 36 ммоль /100 г, содержание обменного натрия – 6,4 ммоль/100 г, плотность почвы – 1,4 г/см 3 , глубина мелиорируемого слоя 0–20см. Определить степень солонцеватости почвы и дозу гипса.

2. Доза гипса составляет 5,8 т/га. Какова норма внесения фосфогипса в физической массе?

3. Определите: а) очередность внесения гипса и его дозу на следующих почвах: светло-каштановая, тяжелосуглинистая, S = 18 ммоль/100 г, Na = 2,3 ммоль/100 г, гумус – 2,1% под культуры севооборота: люцерна – пшеница – однолетние травы – пшеница; светло-каштановая супесчаная S = 12 ммоль/100 г, Na = 1,8 ммоль/100 г, гумус – 1,2% под культуры севооборота: донник-пшеница – картофель – овес; б) какие из указанных удобрений внесете под эти культуры (гипс, простой или двойной суперфосфат, фосфогипс)?

4. Определите степень нуждаемости в мелиорирующем веществе и рассчитайте его дозу для пахотного слоя (0-20см) по следующим показателям:

Таблица 1

B 1 B 1 B 1

Почва	Горизонт	Глубина, см	Ммоль на 100г почвы				Плотность сложения, г/см3
			Са 2+	Mg 2+	Na +	S
1	A 1	0-12	18,06	4,31	5,25	27,62	1,27
	12-23	12,00	3,04	13,33	38,37	1,49
2	A 1	0-10	27,13	9,57	8,50	45,20	1,35
	10-23	11,44	6,33	13,23	31,00	1,47
3	A 1	0-18	19,89	5,82	1,60	27,01	1,26
	18-27	24,33	6,72	5,46	36,45	1,47

5. Почва – солонец корковый, ЕКО – 28 ммоль /100 г, содержание обменного натрия – 6,1 ммоль/100 г, плотность почвы – 1,5 г/см 3 , глубина мелиорируемого слоя 0–18см. Определить степень солонцеватости почвы и дозу гипса.

6. Рассчитайте норму гипса, необходимую для мелиорации солонца высокостолбчатого, если S – 32,8ммоль /100 г, содержание обменного натрия – 5,5 ммоль/100 г, плотность почвы – 1,43г/см 3 , глубина мелиорируемого слоя 0–20см.

Определите степень солонцеватости и рассчитайте норму гипса для мелиорации каштановой почвы с содержанием гумуса 4,5%, если содержание обменного натрия – 3,5 ммоль/100 г, ЕКО – 20 ммоль /100 г, плотность почвы – 1,3 г/см 3 , глубина мелиорируемого слоя 0–18см.

8. По представленным данным, выраженным в ммоль на 100 г почвы определите: нуждается ли почва в химической мелиорации; если нуждается, то в какой?

а) ЕКО=15,5; Нr=8;

б) S=8,5; Нr=4,6;

в) Nа + =5; S=20;

г) ЕКО=28; Са 2+ + Мg 2+ =22; рН Н2О > 7;

д) S=12; ЕКО=20; рН Н2О

е) Са 2+ + Мg 2+ =35; ЕКО=40; рН Н2О > 7;

ж) Са 2+ =8 ; Мg 2+ =3; Нr=6.

9. Для создания культурного пахотного слоя (0-20см) требуется узнать, нуждается ли почва в мелиорирующем веществе и в какой дозе по следующим показателям:

Таблица 2

B 1 B 1 B 1

Почва	Горизонт	Глубина, см	Ммоль на 100г почвы				Плотность сложения, г/см3
			Са 2+	Mg 2+	Na +	S
1	A 1	0-15	7,41	2,38	8,10	17,89	1,12
	15-24	2,68	1,89	23,29	27,86	1,54
2	A 1	0-10	47,97	9,64	3,86	61,47	1,2
	10-35	34,32	9,18	6,70	50,20	1,51
3	A 1	0-10	27,16	9,57	8,50	45,23	1,25
	10-23	11,44	6,38	13,23	31,05	1,49

10. Что можно сказать о почве с точки зрения состава поглощенных катионов почвенного поглощающего комплекса по следующим данным, выраженным в ммоль на 100г почвы?

а) Са 2+ =29 ; Мg 2+ =5,8; Nа + =1,9;

б) Nа + =2; S=22;

в) Nа + =9; ЕКО=28;

г) Са 2+ =7,8 ; Мg 2+ =2,4; S=17;

В соответствии со статьей 5 Федерального закона от 10 января 1996 г. N 4-ФЗ "О мелиорации земель" (с изменениями от 10 января 2003 г.), принятого Государственной Думой 8 декабря 1995 года «Типы и виды мелиорации земель» в зависимости от характера мелиоративных мероприятий различают следующие типы мелиорации земель: гидромелиорация; агролесомелиорация; культуртехническая мелиорация; химическая мелиорация. В составе отдельных типов мелиорации земель этим же Федеральным законом устанавливаются виды мелиорации земель.

1. Химическая мелиорация земель

В соответствии со статьей 9 ФЗ Химическая мелиорация земель состоит в проведении комплекса мелиоративных мероприятий по улучшению химических и физических свойств почв. При химической мелиорации из корнеобитаемого слоя почвы удаляются вредные для с.-х. растений соли, в кислых почвах уменьшается содержание водорода и алюминия, а в солонцах - натрия, присутствие которых в почвенном поглощающем комплексе ухудшает химические, физико-химические и биологические свойства почвы и снижает почвенное плодородие.

Способы химической мелиорации: 1) известкование почв (в основном в нечернозёмной зоне) - внесение известковых удобрений для замены в почвенном поглощающем комплексе ионов водорода и алюминия ионами кальция, что устраняет кислотность почвы; 2) гипсование почв (солонцов и солонцовых почв) - внесение гипса, кальций которого заменяет в почве натрий, для снижения щёлочности; 3) кислование почв (с щелочной и нейтральной реакцией) - подкисление почв, предназначенных для выращивания некоторых растений (например, чая) при внесении серы, дисульфата натрия и др. К химической мелиорации относят также внесение органических и минеральных удобрений в больших дозах, приводящее к коренному улучшению питательного режима мелиорируемых почв, например песчаных.

1.1 Известкование почв

Мельчайшие частички почвы, заряженные ионами водорода H+ действуют как слабая кислота, обуславливая кислую реакцию почвы, низкий pH. Напротив, частички почвы удерживающие кальций, магний, калий и натрий обуславливают щелочную реакцию, высокий pH. Почвы становятся кислыми вследствие вытеснения ионами водорода H+ катионов кальция, магния, натрия и калия. Процесс этот обратимый, pH почвы можно повысить внесением перечисленных элементов, при этом наиболее экономичным является использование кальция. Кальций также является очень важным элементом питания растений, улучшает структуру почвы, делает ее рассыпчатой, гранулированной, стимулирует развитие полезных почвенных микроорганизмов, особенно бактерий обогащающих почву азотом. Подобными свойствами обладает и магний, часто эти элементы используют вместе. Внесение кальциевомагниевых соединений приводит к значительному улучшению роста растений.

Внесение кальция или кальциевомагниевых соединений с целью снижения кислотности называется известкованием. Хотя термин "известь" относится к CaO (негашеная известь), известью называют и другие соединения кальция или кальция и магния. Известкование проводят с целью довести pH почвы до слабокислой (pH 6,5). Если нужно наоборот, повысить кислотность почвы, то помогут некоторые азотные удобрения, например сернокислый аммоний, но наиболее эффективна элементарная сера.

В нашей стране почвы с повышенной кислотностью (рН ниже 5,5) занимают большие площади - более 60 млн. га, в том числе около 50 млн.- га приходится на пашню. Большая часть кислых почв находится в зоне дерново-подзолистых почв. Кроме того, кислой реакцией характеризуются красноземы, серые лесные, многие торфяно-болотные почвы и частично выщелоченные черноземы. Известкование - важнейшее условие интенсификации сельскохозяйственного производства на кислых почвах, повышения их плодородия и эффективности минеральных удобрений.

Отношение различных растений к реакции почвы и известкованию.

Для каждого вида растений существует определенная наиболее благоприятная для его роста и развития величина реакции среды. Большинство сельскохозяйственных культур и полезных почвенных микроорганизмов лучше развивается при реакции, близкой к нейтральной (рН 6-7).

По отношению к реакции среды и отзывчивости на известкование сельскохозяйственные культуры можно подразделить на следующие группы.

1. Не переносят кислой реакции люцерна, эспарцет, сахарная, столовая и кормовая свекла, конопля, капуста - для них оптимум рН лежит в узком интервале от 7 до 7,5. Они сильно отзываются на внесение извести даже па слабо кислых почвах.

2. Чувствительны к повышенной кислотности пшеница, ячмень, кукуруза, подсолнечник, все бобовые культуры, за исключением люпинов и сераделлы, огурцы, лук, салат. Они лучше растут при слабокислой или нейтральной реакции (рН 6-7) и хорошо отзываются на известкование не только сильно- но и среднекислых почв.

3. Менее чувствительны к повышенной кислотности рожь, овес, просо, гречиха, тимофеевка, редис, морковь, томаты. Они могут удовлетворительно расти в широком интервале рН при кислой и слабощелочной реакции (от рН 4,5 до 7,5), но наиболее благоприятна для их роста слабокислая реакция (рН 5,5-6). Эти культуры положительно реагируют на известкование сильно- и среднекислых почв полными дозами, что объясняется не только снижением кислотности, но и усилением мобилизации питательных веществ и улучшением питания растений азотом и зольными элементами.

4. Нуждаются в известковании только на средне- и сильнокислых почвах лен и картофель. Картофель мало чувствителен к кислотности, а для льна лучше слабокислая реакция (рН 5,5-6,5). Высокие нормы СаСО 3 , особенно при ограниченных нормах удобрений, оказывают отрицательное действие на качество урожая этих культур, картофель сильно поражается паршой, снижается содержание крахмала в клубнях, а лен заболевает бактериозом, ухудшается качество волокна. Отрицательное влияние известкования объясняется не столько нейтрализацией кислотности, сколько уменьшением усвояемых соединений бора в почве и избыточной концентрацией ионов кальция в растворе, из-за чего затрудняется поступление в растение других катионов, в частности магния и калия.

В севооборотах с большим удельным весом картофеля и льна при использовании высоких норм удобрений, особенно калийных, известкование можно проводить полными нормами, при этом лучше вносить известковые удобрения, содержащие магний, сланцевую золу или металлургические шлаки, а при использовании СаСО 3 вносить одновременно борные удобрения. В этом случае не наблюдается отрицательного действия" известкования на лен и картофель, и в то же время повышается урожай клевера, озимой пшеницы и других культур, чувствительных к кислотности.

5. Хорошо переносят кислую реакцию и чувствительны к избытку водорастворимого кальция в почве люпин, сераделла и чайный куст, поэтому при известковании повышенными дозами они снижают урожай. При возделывании люпина и сераделлы на зеленое удобрение рекомендуется вносить известь не перед посевом, а при запашке этих культур в почву.

Таким образом, на большинство сельскохозяйственных культур повышенная кислотность почвы оказывает отрицательное действие и они положительно отзываются на известкование. При повышенной кислотности почвенного раствора ухудшаются рост и ветвление корней, проницаемость клеток корня, поэтому ухудшается использование растениями воды и питательных веществ почвы и внесенных удобрений. При кислой реакции нарушается обмен веществ в растениях, ослабляется синтез белков, подавляются процессы превращения простых углеводов (моносахаров) в другие более сложные органические соединения. Особенно чувствительны растения к повышенной кислотности почвы в первый период роста, сразу после прорастания.

Помимо непосредственного отрицательного действия, повышенная кислотность почвы оказывает на растение многостороннее косвенное действие.

Отрицательное действие повышенной кислотности в значительной

Влияние извести на свойства и питательный режим почвы

При внесении извести нейтрализуются свободные органические и минеральные кислоты в почвенном растворе, а также ионы водорода в почвенном поглощающем комплексе. Устраняя кислотность, известкование оказывает многостороннее положительное действие на свойства почвы, ее плодородие.

Замена поглощенного водорода кальцием сопровождается коагуляцией почвенных коллоидов, в результате чего уменьшаются их разрушение и вымывание, улучшаются физические свойства почвы - структурность, водопроницаемость, аэрация.

При внесении извести снижается содержание в почве подвижных соединений алюминия -и марганца, они переходят в неактивное состояние, поэтому устраняется вредное действие их на растения.

В результате снижения кислотности и улучшения физических свойств почвы под влиянием известкования усиливается жизнедеятельность микроорганизмов и мобилизация ими азота, фосфора и других питательных веществ из почвенного органического вещества. В известкованных почвах интенсивнее протекают процессы аммонификации и нитрификации, лучше развиваются азотфиксирующие бактерии (клубеньковые и свободноживущие), обогащающие почву азотом за счет азота воздуха, в результате чего улучшается азотное питание растений.

Известкование способствует переводу труднодоступных растениям фосфатов алюминия и железа в более доступные фосфаты кальция и магния. Известкование влияет на подвижность в почве и доступность для растений микроэлементов. Улучшение питания растений азотом и зольными элементами связано также с тем, что на известкованных почвах растения развивают более мощную корневую систему, способную больше усваивать питательных веществ из почвы.

Определение нуждаемости почв в известковании и нормы извести

Эффективность известкования зависит от кислотности почв: чем выше кислотность, тем острее потребность в известковании и больше прибавки урожая. Поэтому прежде чем вносить известь на то или иное поле, необходимо определить степень кислотности почвы и нуждаемость ее в известковании, установить норму извести в соответствии с особенностями почвы и возделываемых растений.

Необходимость известкования почвы ориентировочно можно определить по некоторым внешним признакам. Кислые сильноподзолистые почвы обычно имеют белесый оттенок, ярко выраженный подзолистый горизонт, достигающий 10 см и более. На повышенную кислотность почвы и нуждаемость ее в известковании указывают также плохой рост и сильное выпадение клевера, люцерны, озимой пшеницы при перезимовке, обильное развитие устойчивых к кислотности сорняков: щавелька, пикульника, торицы полевой, лютика ползучего, белоуса, щучки.

Потребность почвы в известковании с достаточной для практических целей точностью может быть определена по обменной кислотности (рН солевой вытяжки). При значении рН солевой вытяжки 4,5 и ниже потребность в известковании сильная, 4,6-5 - средняя, 5,1-5,5 - слабая и при рН больше 5,5 - отсутствует. Нормы извести зависят также от механического состава почвы и особенностей возделываемых культур.

Количество извести, необходимое для уменьшения повышенной кислотности пахотного слоя почвы до слабокислой реакции (до значения рН солевой вытяжки 5,6-5,8), благоприятной для большинства культур и полезных микроорганизмов, называется полной нормой.

Для лучшей организации известкования зональные агрохимические лаборатории на основе агрохимического обследования почв составляют и передают хозяйствам картограммы кислотности почвы, на которых выделяются участки с разной степенью кислотности и нуждаемости в известковании.

Используют следующие материалы для известкования:

Негашеная известь - CaO. Перед использованием следует погасить, т.е. смочить водой до рассыпчатого состояния. В результате реакции образуется гашеная известь - пушенка. Содержит только кальций, не содержит магния.

Гашеная известь (пушенка) - Ca(OH)2. Результат реакции с водой негашеной извести. Очень быстро вступает в реакцию с почвой, приблизительно в 100 раз быстрее известняка (карбоната кальция). При использовании пушенки, ее количество уменьшают на 25%. Содержит только кальций, не содержит магния.

Молотый известняк (мука) - CaCO3, кроме кальция содержит до 10% карбоната магния MgCO3. Чем тоньше помол известняка, тем лучше. Один из наиболее подходящих материалов для раскисления почвы.

Доломитовый известняк (мука) содержит до 50% доломита (CaCO3 * MgCO3), не менее 13-23% карбоната магния. Один из лучших материалов для известкования почвы.

мел (в измельченном виде),

мергель - илистый материал, в основном состоящий из карбоната кальция. Если имеет примесь земли, то норму внесения следует увеличить.

мартеновский шлак (в измельченном виде),

ракушечник (в измельченном виде).

древесная зола является комплексным удобрением, кроме кальция содержит калий, фосфор и др элементы. Нельзя использовать золу от газет, т.к. она может содержать вредные вещества.

Можно рекомендовать использовать в первую очередь измельченый известняк, особенно доломитовый - доломитовую муку, содержащую и кальций и магний. При этом не только нейтрализуется кислотность почвы, но поставляются важные элементы питания растений. Внесение этих элементов в почву улучшает ее структуру и стимулирует развитие полезных почвенных микроорганизмов, особенно бактерий, обогащающих почву доступным азотом.

Гашеная известь-пушенка является щелочью, поэтому ею легко переизвестковать почву. Доломит, молотый известняк, мел - это карбонаты, которые растворяются угольной кислотой в почве, поэтому они не обжигают растения их действие много мягче. Лучший материал для известкования - доломитовая мука, содержащая кальций и магний одновременно.

Не годятся для раскисления почвы гипс (сульфат кальция) и хлорид кальция. Эти соединения не раскисляют почву, хотя содержат кальций.

Гипс (сульфат кальция - CaSO4) кроме кальция содержит серу и поэтому не подщелачивает почву. Гипс применяют в качестве кальциевого удобрения на засоленных (и поэтому щелочных) почвах, имеющих избыток натрия и недостаток кальция.

Хлорид кальция (CaCl2) кроме кальция содержит хлор, и поэтому тоже не подщелачивает почву.

Повышенная кислотность оказывает как прямое (непосредственное) негативное влияние на физиологические процессы в клетках и тканях растений, так и косвенное — вследствие ухудшения агрохимических, агрофизических свойств почвы и снижения ее биологической активности.

Подкисление характерно для многих почв и происходит постоянно, поскольку в процесс почвообразование связан со значительным потерями оснований в результате выщелачивания и отчуждения их растениями. Реакция почвы является отражением характера протекающих в ней химических и биологических внутрипочвенных процессов.

Повышенная кислотность дерново-подзолистых и серых лесных почв является основной причиной низкой продуктивности сельскохозяйственных угодий, высокого содержания в почве подвижного алюминия, железа и марганца, а также снижения активности почвенной микрофлоры. При этом, для многих культурных растений повышенное содержание алюминия оказывает большее негативное влияние, нежели концентрация ионов водорода, рН почвы.

Косвенное действие повышенной кислотности и подвижного алюминия проявляется в снижении доступности растениям азота, фосфора, молибдена и снижении активности почвенной микрофлоры. Подвижные формы алюминия, железа и марганца снижают доступность фосфора растениям, связывая растворимые соединения фосфора в нерастворимые АlРО 4 и FeРО 4 .

Повышенная кислотность почвы вызывает изменение интенсивности и направленности биохимических процессов обмена веществ в растениях, вследствие чего нарушается синтез белков, углеводов и жиров, происходит накопление промежуточных продуктов обмена — аминокислот, моно — и дисахаридов и нитратов.

Известкование кислых почв — наиболее дешевый способ улучшения условий азотного, фосфорного и калийного питания растений, что особенно важно в связи с высокой стоимостью минеральных удобрений в России. При внесении извести одну и ту же прибавку урожая сельскохозяйственных культур можно получать при значительно меньших дозах удобрений.

Оптимальная реакция среды позволяет получать хорошие урожаи (40-45 ц/га) зерновых культур при среднем содержании доступных элементов питания в почве и средних дозах удобрений, в то время как на кислых почвах для получения таких урожаев содержание этих элементов должно быть в 1,5-2 раза выше.

При сельскохозяйственном использовании земель подкисление почвы происходит более интенсивно, нежели в естественных травостоях вследствие отчуждения кальция и магния с урожаем, вымывания их за пределы корнеобитаемого слоя почвы и внесения физиологически кислых минеральных удобрений. В результате длительного выщелачивания оснований кислые почвы широко распространены в районах с промывным водным режимом почв.

Наиболее значительное влияние на подкисление почвы оказывают вынос кальция и магния урожаем и их вымывание из пахотного слоя осадками. Вынос Ca и Мg сельскохозяйственными культурами варьирует в широком диапазоне и обусловливается, прежде всего, биологическими особенностями растений и величиной урожая. Например, с 1 т основной продукции с учетом побочной зерновые культуры выносят 10-14 кг CaO и МgО, зернобобовые 40-45 кг. В зависимости от урожайности зерновыми ежегодно отчуждается с поля примерно 20-50 кг/га кальция и магния, бобовыми — 100-200 кг/га и более. Поэтому, чем выше продуктивность посевов, тем больше отчуждается оснований, быстрее наступает подкисление почвы и чаще требуется проводить известкование.

Большее количество кальция и магния теряется из почвы в результате выщелачивания осадками. Вымывание этих элементов из почвы зависит от ее гранулометрического состава, количества и характера выпадения осадков, состояния растительного покрова и доз минеральных удобрений. Результаты лизиметрических опытов ВИУА, ВНИИ кормов, Раменской агрохимической станции НИУИФ показали, что потери Са 2+ и Мg 2+ из почвы от вымывания в значительной мере зависят от атмосферных осадков и доз минеральных удобрений. Наименьшие их потери были в условиях засушливого лета без внесения удобрений. Вымывание кальция и магния значительно возрастают с увеличением доз аммонийных азотных и калийных удобрений. При внесении этих удобрений, например NH 4 Cl или (NH4) 2 SO 4 , растения для питания используют преимущественно аммонийный азот (NH4 +) в обмен на ион водорода (Н +), который с оставшимися в растворе анионами хлора Cl — или SO 4 — образует соответствующие кислоты. Эти удобрения являются физиологически кислыми. Таким образом, в случае когда растения преимущественно потребляют из удобрений катионы по сравнению с анионами они будут физиологически кислыми (NH 4 Cl, (NH 4) 2 SO 4 , KCl, K 2 SO 4), и, напротив, если растения более интенсивно используют анионы, происходит подщелачивание раствора и такие удобрения являются физиологически щелочными.

По данным лизиметрических опытов (И. А. Шильников и др., 2001) в условиях Московской области потери кальция и магния из почвы возрастали с увеличением доз минеральных удобрений и количества осадков. Вымывание кальция из суглинистой дерново-подзолистой почвы составило в среднем за 15 лет в вариантах без удобрений 35 кг/га, при внесении возрастающих доз минеральных удобрений – 80-140 кг/га. Потери из супесчаной почвы были в 1,5-2 раза выше, чем их суглинистой. Среднее содержание Са 2+ в лизиметрических водах суглинистых почв было примерно в 5 раз выше, чем Mg 2+ , а супесчаных почвах — в 6-7 раз.

В последние годы большое внимание уделяется кислотным атмосферным осадкам, выпадение которых связано с выбросами диоксида серы и оксидов азота автотранспортом и промышленностью. Однако, как показали исследования выпадение "кислых" атмосферных осадков, не играет существенной роли в подкислении почв, как предполагалось, поскольку параллельно увеличился также выброс в атмосферу оснований.

Важно отметить, что потери кальция и магния в лизиметрических опытах не следует полностью отождествлять с реальными полевыми условиями, поскольку в лизиметрах можно учесть только нисходящую миграцию элементов питания. В полевых условиях, в результате потребления растениями воды на транспирацию существенное значение имеет восходящая миграция элементов питания, в том числе кальция и магния.

Если учесть, что в супесчаных почвах валовое содержание Са составляет 0,10,3%, то при ежегодном вымывании кальция 200 кг/га за 30-50 лет его потери превышали бы содержание в почве. Отсюда следует, что результаты краткосрочных лизиметрических опытов отражают общие закономерности водной миграции элементов питания, но не могут дать объективной количественной оценки потерям кальция из почвы.

Изучение баланса элементов питания в полевых опытах показало довольно значительные потери кальция и магния, однако в целом они в 1,5-2 раза ниже, чем в лизиметрических опытах и происходят в основном в ранневесенний и осенний периоды на почвах не покрытых растениями. Под растениями, в период интенсивного потребления ими воды и элементов питания, потери кальция минимальны или отсутствуют.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter .

Для того чтобы привести реакцию почвы к интервалу от слабокислой до слабощелочной, которая необходима практически всем растениям, применяют химическую мелиорацию почв . Кислые почвы периодически известкуют, а щелочные и прежде всего солонцы, гипсуют.
Большинство культур и почвенных микроорганизмов лучше развиваются при слабокислой или нейтральной почве. В тоже время одни растения не выдерживают кислых почв, другие прекрасно растут и развиваются. Благодаря мелиорации почв мы определяем, какое влияние кислотность почвы может оказывать на растения, а влияние бывает как прямое, так и косвенное отрицательное действие. Прямое действие замедляет рост корневой системы, ее проницаемость для питательных элементов, смещает правильное соотношение в поглощении растением катионов и анионов, нарушает обмен веществ.
Косвенное действие выражается в резком снижении почвенного плодородия и вредного влияния ионов водорода на минеральную часть почвы. Она обедняется коллоидами, которые вымываются под на недоступную для растений глубину. Недостаток в почве поглощенных кальция и магния вызывает резкое ухудшение физических и физико-химических свойств почвы. В почвенном растворе появляются свободные ионы алюминия и марганца, которые токсичны для растений, а так же уменьшается количество молибдена в почве. Почвенная кислотность угнетает почвенные организмы и прежде всего нитрофикаторы и азотофиксирующие бактерии, почвенную фауну. Основная причина смещения реакции почвы это вынос кальция и магния с урожаем и вымывание их из почвы.

Известкование почвы

Для нейтрализации кислотности проводят известкование кислых почв . Все известковые удобрения можно разделить на две группы: природные карбонатные породы, бывают как твердые, так и рыхлые и отходы промышленности богатые известью.
Основной природный известковый материал – молотый известняк, который содержит до 95% карбонатов кальция и магния. Известняки для внесения в почву требуют размола. Чем мельче размол, тем лучше мука перемешивается с почвой, быстрее действует и сильнее снижает кислотность. При обжиге природных известняков получают жженую известь, которая переходит при взаимодействии с водой в гашеную известь.
Гашеная известь – быстродействующее известковое микроудобрение, особенно ценное для глинистых почв. Это объясняется относительно хорошей растворимостью в воде. Эффективность гашеной извести намного выше, чем молотый известняк. Большое значение в применении для известкования имеют рыхлые известковые породы. Они не требуют размола, не менее эффективны молотого известняка, и значительно дешевле в виду того, что добывать можно хозяйственным способом. К ним относятся: туф, мергель, торфотуфы, природная доломитовая мука. Известковые туфы содержат от 70 до 98% карбоната кальция. Встречаются в долинах рек, в местах выхода наружу ключей, отсюда второе название – ключевая известь.
По внешнему виду известковые туфы – рыхлая зернистая порода, серая, иногда с пятнами ржавого цвета. Перед внесением туфы просеивают через грохоты, для удаления крупных частиц.
Мергель представляет собой известковый материал в котором углекислый кальций смешан с глиной и песком, содержит карбоната кальция от 25 до 50%. Встречается как рыхлый, так и в плотном состоянии, но оставленный на зиму, под влиянием дождя и снега переходит в сыпучее состояние.
Торфотуфы – представляют собой низинные торфа, в которых присутствие извести 10-70%. Используется на почвах где очень мало гумуса, в основном на подзолистых почвах.
Природная доломитовая мука это порода с высоким содержанием карбонатов кальция и магния. Ценнейшее известковое удобрение для известкования кислых песчаных почв, которые часто страдают от недостатка магния.
Ориентировочным показателем в потребности известкования почвы может служить белая окраска пахотного слоя, а так же произрастания на участке индикаторных растений: щавель, хвощ, фиалка трехцветная. Точность необходимости известкования определяется агрохимическим анализом по РН солевой вытяжки, после этого составляют картограмму. В первую очередь известкуют сильнокислые почвы. Средние и слабокислые известкуют выборочно с учетом культур, которые будут выращиваться на участке. Нейтральные или близкие к ним почвы в известковании не нуждаются. При определении степени нуждаемости почвы в известковании следует учитывать ее механический состав и набор культур в севообороте. Дозу извести чаще всего рассчитывают по гидролитической кислотности.
Лучше всего вносить известь в сухую безветренную погоду. Расчетные дозы извести вносят сразу или в несколько приемов. Это связанно с тем что некоторые культуры отрицательно реагируют на резкое изменение РН. Полные дозы извести вносят под осеннюю вспашку. Небольшие дозы вносят под культивацию или боронование.
Жжёную или гашеную известь нельзя вносить вместе с органическими удобрениями: навозом, навозной жижей или аммиачными минеральными удобрениями, так как это приведет к потери ими азота. Известкование кислых почв с низким потенциальным плодородием должно сопровождаться внесением органических и минеральных удобрений, так как одно известкование не решает проблему окультуривания почв.

Гипсование

Солонцы и сильно солонцовые почвы содержат в себе катионы натрия, которые в поглощенном состоянии обуславливают плохие физические свойства почвы, особенно физико-механические: липкость, связность, сопротивление обработке почвы. Щелочная реакция солонцеватых и солонцов губительна для растений. Окультуривание и повышение плодородия солонцов производится гипсованием. При внесении в почву гипса, ион кальция вытесняет ион натрия, почва переходит в структурное состояние, улучшаются физические и биологические свойства почвы. Одновременно с гипсованием почву промывают водой для удаления из пахотного слоя сернокислого натрия, который образуется при внесении гипса. Одновременное применение орошения, внесения навоза и минеральных удобрений, резко повышают эффект гипсования.
Доза гипса зависит от степени солонцеватости почвы и составляет 3-10 тонн на 1га, но обычно доза рассчитывается агрохимическим анализом. Действие гипсования обычно проявляется 8-10 лет.