Мелиоранты применяемые для химической мелиорации кислых почв. Химическая мелиорация почв, известкование и гипсование. Потенциометрическое определение обменной кислотности

К химической мелиорации (коренному улучшению) почв приходится прибегать в тех случаях, когда необходимо быстро изменить их неблагоприятные для растений свойства, повысить плодородие. Для этого в почву вно­сят химические соединения, улучшающие или изменяющие ее свойства. В сельском хозяйстве наиболее часто применяют известкова­ние кислых почв и гипсование, а иногда кислование щелочных.

Известкование кислых почв

В СССР около половины всех пригодных для обработки земель расположено в нечер­ноземной зоне. Здесь выпадает достаточно, а временами и слишком много атмосферных осад­ков. Но урожаи на подзолистых и дерново-подзолистых почвах, преобладающих в этой зоне, невелики. Причина низкого плодородия этих почв - недостаток питательных веществ, плохая структура и кислая реакция многих из них.

В нечерноземной полосе только Европей­ской части СССР насчитывается около 35 млн. га почв с кислой реакцией.

Кислотность почвы вызывают органические и отчасти минеральные кислоты и водородный ион, находящийся на поверхности самых мел­ких коллоидных частиц почвы.

Большинство сельскохозяйственных куль­тур плохо растет на сильнокислых почвах и дает низкие урожаи. Особенно чувствительны к почвенной кислотности свекла, капуста, горчица, клевер, люцерна, эспарцет, донник, лук, чеснок, смородина. Несколько менее, но также очень чувствительны к повышенной кис­лотности пшеница, ячмень, кукуруза, фасоль, горох, брюква, турнепс, капуста цветная, огурцы; из плодовых - яблоня, слива, вишня; из трав - костер, лисохвост. Слабо чувстви­тельны к кислой реакции, но положительно реагируют на известкование овес, рожь, гре­чиха, тимофеевка.

Есть культуры, которые легко переносят повышенную кислотность и не нуждаются обыч­но в известковании почв. Некоторые из них повышают урожай при неполном известкова­нии, когда сильная кислотность сменяется слабой. Это лен, подсолнечник, морковь, пет­рушка, репа, редька.

В чем же проявляется отрицательное дей­ствие кислотности на растения и почвы? Кис­лотный ион водорода способствует разрушению почвенных минералов и обеднению почв. Кро­ме того, он ядовит для растений и полезных микроорганизмов. Из-за высокой кислотности в почвенных растворах появляются вредные для растений и микроорганизмов соединения алю­миния, железа, марганца. Растворенный в кислых почвах алюминий может нанести расте­ниям вред больший, чем водородный ион.

Для нейтрализации почвенной кислотности в почву вносят молотый известняк (известко­вую муку) или мел, жженую известь, туф, сланцевую или торфяную золу. Но некоторые растения, например картофель, заболевают при избытке извести. В таких случаях лучше ис­пользовать молотый доломит, мергель, в ко­торых, помимо углекислого кальция, содер­жится углекислый магний. Кальций и магний нужны и как удобрения.

Яровая пшеница на кислой подзолистой почве без удобре­ний (слева) и при внесении в почву извести, суперфосфата и азота.

В зависимости от степени кислотности поч­вы, количества в ней гумуса и глинистых частиц необходимо вносить в почву разное количество извести. Например, на глинистых почвах необходимо вносить примерно в полтора раза больше извести, чем на легкосуглини­стых и супесчаных.

Слабокислые почвы в известковании не нуждаются.

В повышении плодородия кислых почв из­весткованию принадлежит одно из первых мест. Оно устраняет кислотность, переводит неко­торые ядовитые соединения, например алюми­ния, в нерастворимую, а потому невредную для растений форму и, наоборот, способствует растворимости некоторых других веществ, в том числе фосфатов (связывая подвижные алю­миний и железо), и тем самым повышает до­ступность их для растений.

Одновременно улучшаются условия жизни полезных микроорганизмов, их активность воз­растает. В почве накапливаются гумусовые вещества, улучшающие ее структуру. Почва становится более водо- и воздухопроницаемой, ее легче обрабатывать.

Наибольшие прибавки урожая и повышение плодородия почв достигаются при совместном

внесении извести с органическими и минераль­ными удобрениями. Известь повышает эффек­тивность минеральных и органических удоб­рений на 25-50%. Например, урожай ячменя и многолетних трав при внесении 20 т навоза и 6 т извести на гектар равен урожаю, который бывает при внесении 40 т навоза. Даже вне­сение половинных доз извести значительно по­вышает урожай.

На известкованных почвах урожай сель­скохозяйственных культур повышается в сред­нем: озимой пшеницы - на 3-6 ц с гектара; яровой пшеницы, ячменя и ржи - на 2-5 ц, клевера на сено - на 10-15 ц, кормовых кор­неплодов - на 60 ц.

Чем кислее почва, тем большие прибавки урожая дает внесение извести. Но одно из­весткование очень бедных почв может не дать положительного результата, так как известь понижает растворимость некоторых других веществ, например калия и микро­элементов. Поэтому на бедных почвах часто приходится при известковании вносить мик­роэлементы: бор, на некоторых почвах марга­нец, серу, молибден. Микроэлементы повышают не только урожайность растений, но и устой­чивость их против заболеваний.

В известкованные почвы нужно обяза­тельно вносить минеральные и органические удобрения. Только при этом условии можно получить наибольший эффект от устранения кислотности почв.

Известь, внесенная в почву, постепенно вымывается просачивающейся водой в более глубокие слои. Поэтому известкование необ­ходимо повторять через каждые 7 -10 лет.

На солонце кукуруза не взошла.

Солонец после мелиорации. Растения развиваются нормально

Гипсование и кислование почв

Почвы степной зоны - черноземы, кашта­новые и др.- обладают высоким естественным плодородием. Они характеризуются нейтраль­ной реакцией и в химической мелиорации не нуждаются. Однако среди них встречаются почвы щелочные. Это прежде всего солонцы. Солонцы неплодородны, на них плохо развиваются даже дикорасту­щие растения. Сухие солонцы очень плотны и при обработ­ке разбиваются на крупные глыбы. Во влажном состоя­нии они набухают, становят­ся вязкими. Вода на солон­цах застаивается. Обрабаты­вать такие почвы очень труд­но и часто бесполезно: урожая с них не полу­чишь.

Солонцы нередко встреча­ются небольшими пятнами среди других, более пло­дородных почв, занимая от 10 до 50% всей площади. Та­кое сочетание сильно ослож­няет использование хороших почв.

Неблагоприятные свойст­ва солонца вызываются при­сутствием иона натрия на поверхности самых мелких, коллоидных частиц почвы. В присутствии натрия кол­лоидные частицы ведут себя иначе, чем с другими ионами, в результате чего эти почвы переходят в бесструктурное состояние.

Удалить из солонца нат­рий можно, только промыв его раствором какой-либо соли, например кальция. Ион кальция вытеснит натрий. После этого неблагоприятные свойства солонца исчезнут. Однако вносить в почву для вытеснения обменного натрия углекислый кальций, как делается при известковании, бесполезно. В солонцах он остается недеятельным. Вно­сить надо более растворимую сернокислую соль кальция - тонкоразмолотый гипс или фосфогипс, в кото­ром, кроме гипса, содержится 2-3% фосфор­ного ангидрида.

Обычно приходится вносить от 5 до 25 т сырого (водного) гипса на один гектар солон­цов.

Гипс рассыпают по поверхности почв, а затем запахивают.

Вместо гипса можно вносить хлористый кальций. Его доставляют в виде концентриро­ванного раствора с химических заводов, где он скапливается как отход при производстве соды. Хлористый кальций химически активнее гипса, но он плох тем, что связанный с ним ион хлора ядовит для растений. После мелиорации хлористым кальцием почвы нуждаются в более ускоренной промывке, что возможно только при искусственном орошении. После промыв­ки солонцы становятся хорошими, плодород­ными почвами.

Солонцы, которые содержат углекислый кальций начиная с самого верхнего слоя, мож­но улучшать, внося в почву кислые промышлен­ные отходы, лучше всего отходы от производ­ства технической серной кислоты. Этот прием называется кислованием солон­цов.

Иногда применяют кислоту на почвах, от­водимых под плантации чая. Чайный куст растет в субтропиках. Он развивается только на слабокислых почвах, площадь которых на юге недостаточна: большая часть почв сухих и полусухих субтропиков содержит углекислый кальций. Кнслование и промывки почв, содержащих углекислый кальций, могут сделать их пригодными для культуры чая.

Есть еще и иные способы мелиорации солон­цов и некоторых других щелочных почв.

За многовековую историю земледелия че­ловечество освоило в общей сложности около 10% площади материков. Может показаться, что это совсем немного, однако резервы при­годных для обработки плодородных земель на нашей планете почти исчерпаны. Остальные площади заняты неплодородными и малоплодо­родными почвами, в том числе требующими хи­мической мелиорации. Например, только в СССР более 40 млн. га солонцов. Это огромная площадь. Чтобы обеспечить продуктами пита­ния быстро растущее население земного шара, важно всемерно повысить плодородие всех используемых почв, а также улучшить не­которые неплодородные и малоплодородные почвы.

Химическая мелиорация - важная часть той огромной работы по коренному улучшению земель, которая развернулась на всей огром­ной территории нашей страны. На юге прово­дится орошение и устраняется засоление и щелочность почв, на севере осушаются пе­реувлажненные земли и ведется борьба с вред­ной кислотностью почв. В недалеком будущем наши колхозы и совхозы получат с этих земель дополнительные тонны зерна, хлопка, овощей и другой ценной сельскохозяйственной про­дукции.

>> Химия: Химическая мелиорация почв

Мелиорация (от лат. мелиорацио - улучшение) - это методы, посредством которых долго улучшают свойства почв. К ним относятся гидротехнические, лесотехнические и химические методы.

Для растений на каждой стадии их развития наиболее благоприятные условия создаются при определенном составе почвенного раствора. Особое значение имеет реакция раствора, зависящая от концентрации в нем ионов водорода , т. е. кислотность почв.

Кислотность почвы - это один из важнейших показателей, характеризующих ее плодородие.

Кислотность почвенного раствора обусловливается наличием в нем катионов Н+, а щелочность - анионов ОН-. В чистой воде содержится одинаковое число ионов Н+ и ОН-. С увеличением концентрации Н+ раствор становится кислотным, при повышении концентрации ОН- - щелочным. Концентрацию Н+ выражают в виде отрицательных степеней от числа 10, например 10-3, 10-4 моль ионов на 1 л. Для характеристики кислотности пользуются одним показателем степени, взяв его с обратным знаком. Он называется водородным показателем или рН. Цифра при знаке рН показывает степень кислотности. Например, рН = 5 означает, что в растворе находится 0,00001 моль ионов Н+, т. е. среда почвенного раствора среднекислот-ная; при рН = 7 - среда нейтральная, т. е. концентрации ионов Н+ и ОН- равны; при рН > 7 реакция среды щелочная.

Многие почвы в России кислотные. Ионы водорода, когда они находятся в значительном избытке, вредны для растений не только сами по себе. В чрезмерно кислотных почвах резко снижается жизнедеятельность полезных микроорганизмов. Физические свойства таких почв неудовлетворительны, они плохо проницаемы для воздуха и воды.

Улучшения свойств кислотных почв добиваются химической мелиорацией путем известкования, т. е. путем внесения в почву известковых материалов - гашеной извести Са(ОН)2 или известняка СаС03. Наиболее часто используют измельченный известняк, очень распространенный природный минерал. В кислотной почве эти соединения реагируют с ионами водорода:

СаСО3 + 2Н + = Са 2+ + Н20 + С02

Известкование улучшает деятельность клубеньковых и азо-тофиксирующих бактерий, повышает ионообменную способность почвенных частиц, а потому на 30-40% повышает эффективность применения минеральных удобрений, улучшает структуру почв, их водный и воздушный режим, способствует развитию корневой системы растений.

Культурные растения по-разному реагируют на кислотность почвы и известкование. Люцерна, капуста, клевер, свекла очень чувствительны к кислотности почв, им нужна реакция почвы, близкая к нейтральной (рН 6,2-7,2), поэтому они хорошо отзываются на известкование. Пшеница, ячмень, ку-куруза, горох, бобы, вика, турнепс, брюква хорошо растут при слабокислотной реакции (рН 5,1-6) и известковании. Рожь, овес, тимофеевка, гречиха переносят умеренную кислотность (рН 4,5-5,0) и положительно реагируют на высокие дозы извести. Картофель, лен, подсолнечник легко переносят умеренную кислотность и требуют известкования только на сильно- и среднекислотных почвах. Люпин, сераделла, чайный куст малочувствительны к повышенной кислотности почв и в известковании не нуждаются.

Кроме известняков в качестве известковых удобрений применяют известковый туф, мергель, доломит, мел и др.

1. Мелиорация.

2. Химическая мелиорация.

3. Кислотность почвы.

4. Известкование и его значение.

Напишите молекулярное уравнение реакции, соответствующее приведенному в разделе сокращенному ионному уравнению. Почему нерастворимый карбонат кальция растворяется?

Какие значения имеет рН слюны и желудочного сока? Вспомните из уроков биологии, что слюна имеет щелочную среду. О том, что среда желудочного сока кислая, вам известно также из курса химии. Почему стоматологи рекомендуют после еды почистить зубы или же пожевать некоторые сорта жевательных резинок?

Для супесчаных почв при рН менее 4,5 (что это означает?) норма внесения извести составляет 4 т/га. Рассчитайте дозу извести, необходимую для внесения на 6 соток дачного участка с этим типом почв. Напишите уравнения реакций, происходящих в почвенном растворе при известковании.

Формула доломита СаС0 3 МgСO 3 . Напишите уравнения реакций, происходящих при известковании почв доломитом.

Какие способы гидротехнической и лесотехнической мелиорации вам известны? Можно ли ограничиться только одной группой мелиоративных методов?

Содержание урока конспект урока опорный каркас презентация урока акселеративные методы интерактивные технологии Практика задачи и упражнения самопроверка практикумы, тренинги, кейсы, квесты домашние задания дискуссионные вопросы риторические вопросы от учеников Иллюстрации аудио-, видеоклипы и мультимедиа фотографии, картинки графики, таблицы, схемы юмор, анекдоты, приколы, комиксы притчи, поговорки, кроссворды, цитаты Дополнения рефераты статьи фишки для любознательных шпаргалки учебники основные и дополнительные словарь терминов прочие Совершенствование учебников и уроков исправление ошибок в учебнике обновление фрагмента в учебнике элементы новаторства на уроке замена устаревших знаний новыми Только для учителей идеальные уроки календарный план на год методические рекомендации программы обсуждения Интегрированные уроки

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.

Избыточная кислотность почв является одной из важных причин низкой продуктивности сельскохозяйственных культур в Нечерноземной зоне. На кислых почвах значительно снижается эффективность удобрений (минеральных и органических) и увеличивается накопление в растениях тяжелых металлов.

Высокое положительное действие известкования почв на урожайность сельскохозяйственных культур было известно задолго до научного объяснения причин, обусловливающих эти процессы. Оптимальная реакция среды позволяет получать высокие урожаи (40- 50 ц/га) зерновых культур при среднем содержании доступных элементов питания в почве, в то время как для достижения таких же урожаев на кислых почвах содержание этих элементов должно быть в 1,5-2,0 раза выше.

Известкование кислых почв - наиболее дешевый способ улучшения условий азотного, фосфорного и калийного питания растений, что особенно важно в связи с высокой стоимостью удобрений в настоящее время. При оптимальной для растений реакции почв одну и ту же прибавку урожая сельскохозяйственных культур можно получать при значительно меньших затратах удобрений.

Тем не менее в последние 20 лет известкование почв в нашей стране практически не проводится, что значительно увеличило площади кислых почв в Нечерноземной зоне России, снизило эффективность удобрений и реальное плодородие почв.

В настоящее время площадь кислых и сильнокислых пахотных почв в нашей стране составляет около 46 млн га, или более 50% от общего количества пашни, а с учетом сельскохозяйственных угодий, занятых лугами и пастбищами, кислых почв в 1,5 раза больше.

Поданным многолетних полевых опытов ВНИИА, внесение 1 т СаС0 3 обеспечивает за 6-7-польный севооборот с каждого гектара почв прибавки урожая сельскохозяйственных культур в размере 6-8 ц зерновых единиц. При этом чем выше кислотность почвы, тем больше прибавки урожая от известкования (табл. 3.1). Особенно велико значение известкования в хозяйствах, в которых применяются высокие дозы минеральных удобрений, что связано с увеличением выноса кальция и магния урожаем и внесением физиологически кисСредние прибавки урожая основных сельскохозяйственных культур от известкования на дерново-подзолистых почвах

(Шильников, 2001)

Культура		Доза СаСО,т/га
		Средние прибавки урожая, ц/га
Озимая пшеница
Озимая рожь
Картофель
Кормовая свекла
Кукуруза на силос
Однолетние травы (сено)
Многолетние травы (сено)

лых азотных удобрений. Известкование оказывает многосторонне положительное действие на плодородие почв.

Внесение извести устраняет почвенную кислотность, повышает степень насыщенности почвы основаниями до оптимального уровня, увеличивает доступность растениям азота, фосфора и молибдена, обогащает почву кальцием и магнием, снижает подвижность и негативное действие на растения алюминия и марганца, повышает биологическую активность почв, улучшает агрофизические и физикохимические свойства почв, что в совокупности обусловливает более высокую урожайность, лучшее качество продукции и эффективность минеральных удобрений.

Важно отметить, что вредное действие кислотности на почвы обусловлено не только повышенным содержанием ионов водорода, но и избыточным накоплением подвижных алюминия, марганца и железа. Токсичность алюминия особенно заметно проявляется на слабогумусированных почвах, а марганца и железа - на переувлажненных почвах. На торфяных и песчаных почвах, которые практически не содержат подвижного алюминия, негативное действие кислотности на растения сказывается гораздо слабее, нежели на суглинистых и глинистых почвах.

Несмотря на высокое валовое содержание алюминия в пахотном слое суглинистых и глинистых почв (3-5%, или 90-150 т/га), большая его часть находится в составе нерастворимых соединений и не оказывает вредного действия на растения. Значительное повышение растворимости алюминия наблюдается в кислых (pH 8,9) почвах. В зависимости от реакции почвы алюминий может присутствовать в ней в виде катионов А1 3+ (pH

Существенное влияние на подвижность алюминия оказывает также содержание в почве гумуса и обменного фосфора. С увеличением их содержания в почвах количество обменного алюминия заметно снижается. Это обусловлено тем, что Al, Mn, Fe образуют с гуминовыми кислотами и фульвокислотами почвы слаборастворимые органо-минеральные комплексы, в результате чего их вредное действие на растения существенно снижается, однако полное осаждение алюминия наблюдается при pH > 5,6. Положительное действие фосфора связано с образованием нерастворимых фосфатов - А1 Р0 4 , А1Р0 4 2Н 2 0, А1 2 (ОН) 3 (Р0 4), А1 3 (Р0 4) 2 (0Н) 3 5Н 2 0, А1, FeP0 4 2Н 2 0, Fe 2+ , А1 2 (0Н)(Р0 4) 2 8Н 2 0 и др.

Отношение растений к кислотности почв. Все растения имеют существенно различающуюся чувствительностью к кислотности и по- разному реагируют на повышенное содержание в почве Н + , подвижного алюминия и марганца (А1 3+ и Мп 2+). В зависимости от кислотности почв и отзывчивости на известкование сельскохозяйственные культуры подразделяют на пять групп.

К первой группе относятся культуры, для которых оптимальной является слабощелочная (рН Н20 7,0-8,0; рН кс,6,8-7,5) среда: сахарная, кормовая и столовая свекла, капуста белокочанная, люцерна, эспарцет, горчица, рапс, лук, чеснок, сельдерей, шпинат, перец, пастернак, смородина и др. При возделывании этих культур на очень кислых почвах их урожайность снижается в 2-3 раза и растения сильно поражаются болезням. Поэтому почвы, предназначенные для их возделывания, следует известковать в первую очередь.

Ко второй группе относятся пшеница, ячмень, кукуруза, горох, клевер, вика, фасоль, нут, чина, чечевица, цветная и кормовая капуста, кольраби, брюква, турнепс, салат, лук-порей, огурец, костер, лисохвост, для которых наиболее благоприятной является реакция почв, близкая к нейтральной (оптимальное значение рН КС1 6,0-6,5). Они хорошо отзываются на известкование. Повышение кислотности почв до pH 4,5 снижает урожайность этих культур в 1,5-2,0 раза и существенно повышает их заболеваемость.

В третью группу входят озимая рожь, овес, гречиха, тимофеевка, томаты, подсолнечник, морковь, тыква, кабачки, петрушка, редька, репа, ревень, топинамбур и другие культуры, переносящие умеренную кислотность и щелочность почв. Эти культуры не имеют явно выраженного оптимального значения реакции среды. Большое влияние на них оказывают сопутствующие факторы роста. При благоприятных пищевом режиме и экологических условиях, а также при рН КС1 5,-7,5 они могут давать высокие урожаи.

К четвертой группе относятся картофель, лен-долгунец, просо, сорго и др. Для этих культур оптимальное значение рН КС1 - 5,1-5,6. Они довольно хорошо переносят умеренную кислотность почвы, положительно отзываются на известкование при сохранении в почве оптимального соотношения между кальцием, калием, магнием, бором и другими элементами питания.

Оптимальное условия роста и развития пятой группы культур (чая, кофе, какао, люпина желтого и синего, козлятника, щавеля, сераделлы) создаются при рН КС| 4,5-4,8. Они малочувствительны к повышенной кислотности и требуют известкования только сильнокислых (рН КС1

Несмотря на различное отношение к кислотности взрослых растений, большинству сельскохозяйственных культур при прорастании и в молодом возрасте требуется среда, близкая к нейтральной (рН КС1 5,8-6,2 или рН Н2() 6,4-7,0. Такая реакция наиболее благоприятна для физиологических процессов роста.

Физиологический (биологический) оптимум реакции среды, необходимый растениям, может заметно отличаться от экологического (технологического), связанного с изменением подвижности элементов питания и условиями развития болезней. Так, например, для картофеля и льна, если растения и почва не заражены болезнями, биологический оптимум реакции среды - рН КС] 6,0-6,2, однако из-за поражения растений в этих условиях болезнями (картофель при нейтральной и слабощелочной реакции почвы поражается паршой, вызываемой актиномицетами, лен - фузариозом) в полевых условиях их урожайность и качество повышаются при рН КС1 5,2-5,6

(экологический оптимум). Несовпадение биологического и экологического оптимального значения реакции среды для многих сельскохозяйственных культур чаще всего обусловливается изменением доступности элементов питания при изменении pH почвы, нежели иными факторами.

В этой связи следует учитывать не только отношение различных сельскохозяйственных культур к реакции почвы, но и изменение доступности азота, фосфора, калия и микроэлементов, вызываемое известкованием. Известкование почв до pH > 6,6 неэффективно, поскольку значительно увеличиваются вынос и вымывание вносимого кальция из почвы и снижается подвижность микроэлементов, кроме Мо. Для разных сельскохозяйственных культур оптимальный интервал pH неодинаков (табл. 3.2 и 3.3). Известкование целесообразно проводить, если рН КС1 и степень насыщенности ППК основаниями (V, %) ниже указанных значений.

Таблица 3.2

Оптимальные уровни реакции среды и степени насыщенности основаниями при возделывании зерновых культур на дерново-подзолистых почвах

(Минеев, 2005)

Гранулометрический состав пахотного слоя
pH солевой суспензии
Песчаный и супесчаный
Тяжелосуглинистый и глинистый
Степень насыщенности основаниями, %
Песчаный и супесчаный
Легкосуглинистый и среднесуглинистый
Тяжелосуглинистый и глинистый

Оптимальные значения рН кс| для различных севооборотов

(Шеуджен, 2006)

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.