Химическая мелиорация почв, известкование и гипсование. Химическая мелиорация почв Химическая мелиорация кислых и щелочных почв

>> 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?

Мелиорация - это меры, направленные на коренное и ускоренное комплексное окультуривание (расширенное воспроизводство плодородия) малопродуктивных почв, охрана их от деградации и устранения негативных явлений во время землепользования в результате улучшения их морфологии, состава, свойств и режимов. Среди различных мелиоративных мероприятий, направленных на улучшение качества сельскохозяйственных угодий, химическая мелиорация почв занимает одно из ведущих мест в системе интенсивного земледелия.

Химической мелиорацией почвы называют комплекс мероприятий, направленных на коренное улучшение его свойств с целью повышения продуктивности сельскохозяйственных культур. Это замена нежелательных в составе почвенного поглотительного комплекса катионов (водорода, алюминия, железа, марганца в кислых почвах и натрия - в щелочных почвах кальцием). Чрезмерную кислотность почвы устраняют известкованием, а чрезмерное щелочность - Гипсование. Химическую мелиорацию проводят до внесения удобрений с целью создания оптимальной реакции почвенного раствора, лучшего усвоения элементов питания из почвы и внесенных удобрений. Ее обычно проводят один раз за ротацию севооборота или через несколько лет. Основное целевое задача - создать высокую буферную емкость почв, обеспечивать их устойчивое функционирование в различных условиях внешних воздействий и нагрузок. Химическую мелиорацию почв не следует понимать слишком упрощенно - только как способ нейтрализации излишней кислотности или щелочности. Как ее составляющие также надо рассматривать способы коренного за запасного обогащения почв биогенными элементами, применение природных и искусственных мелиорантов (так называемых структурных мелиорантов) для создания в нем устойчивого органо-минерального комплекса, поливные воды с добавками соответствующих мелиоративно активных веществ, вовлечение в мелиоративную действие (например, вследствие плантажа) внутрипочвенный вещественных ресурсов и других, в том числе и косвенные воздействия, коренным образом меняют агрохимической качество почвы.

Химические мелиоранты - вещества или смеси веществ природного или техногенного происхождения, которые вносят в почву с целью их химической мелиорации (гипс, фосфогипс, мел, дефекат, породы, содержащие более 10% соединений кальция - лёсс, красно-бурые глины, кальциево- железосодержащие шламы металлургических и других предприятий и т.п.).

Почвы с повышенной кислотностью наиболее распространены на Полесье, в западных регионах Лесостепи и Карпатской буроземно-лесной области. Солонцовые комплексы и повторно осолонцованного почвы встречаются почти во всех регионах Левобережной Украины, но крупнейшие их площади в Южной Степи.

Регионы распространения грунтов достаточно обеспечены влагой (ГТК> 1), с меньшей континентальностью климата и преобладанием элювиального (промывочного, застойно-промывного) типа почвообразования. В южных регионах, наоборот, преобладают дефицит влаги и аккумулятивный (непромывной) Тип почвенных процессов. Почвы Лесостепи занимают промежуточное положение - им присущ как элювиальный, так и аккумулятивный типы почвообразования. Они занимают почти 35% общей площади сельскохозяйственных угодий и имеют разную кислотно-основное буферную способность. Кислотно-основное буферная способность почвы - это его способность противодействовать явлениям подкисление или ощелачивания и нейтрализовать добавления кислоты или щелочи, поступивших в него.

Естественная кислотность почв формируется при трансформации органической части почвы. При низком содержании в растительных остатках щелочно-земельных металлов и белковых соединений, прежде всего в анаэробной среде, процесс брожения завершается образованием различных органических кислот. Они сильно подкисляют почву, особенно при отсутствии их нейтрализаторов.

За поступление в почву большого количества органических веществ начинают интенсивно развиваться глинистые процессы, которые расшатывают кристаллические решетки глинистых минералов, приводят к образованию свободных оксидов алюминия и железа. Эти оксиды вместе с реакционно-активными органическими кислотами образуют комплексы и вымываются из верхней части почвенного профиля.

Важную роль в формировании кислотно-основного режима играют буферные свойства почв, как их способность противостоять вторичном подкислению или ощелачивания. Эту способность оценивают по буферной емкостью - безразмерной величиной, которая определяется в кислотном и щелочном интервалах нагрузок и обычно указывают по 100-балльной шкале (табл. 4.1).

Таблица 4.1. Классы почв по кислотной и щелочной буферной емкостью (С. А. Балюк, Р. С. Трускавецкий, Ю. Л. Цапко и др., 2012)

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.

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 (Танделов, 1997).

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.

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.

Определение нуждаемости почв в известковании и расчет дозы извести

Установление потребности почвы в известковании и определение необходимых доз известковых материалов основываются на изучении почвенной кислотности.

1. 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.

Таким образом, общее представление об обменной кислотности можно получить, определяя рН солевой вытяжки. Установлено, что

при рН KCl <4,5 почва сильно нуждается в известковании ,

при рН KCl от 4,5 до 5,5 средняя нуждаемость ,

при рН KCl > 5,5 известкование становится ненужным.

Степень кислотности почвы – важный, но не единственный показатель, характеризующий потребность почв в известковании.

2. Наиболее надежно необходимость известкования диагностируется по величине степени насыщенности основаниями (V, %):

V , % = S ×100/ S + H Г,

где S – сумма поглощенных оснований, мг-экв на 100 г почвы; H Г - величина гидролитической кислотности, мг-экв на 100 г почвы. Потребность почв в известковании в зависимости от их насыщенности основаниями, установленная эмпирически, выражается следующей шкалой (Возбуцкая, 1968).

Почвы, у которых V < 50%, сильно нуждаются в извести,

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

V > 80% - не нуждаются в известковании.

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 рН - 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.

Расчет дозы извести

При проведении известкования очень важно установить оптимальную дозу извести в соответствии с особенностями почвы и возделываемых растений. Расчет дозы извести, необходимой для нейтрализации почвы, зависит от величины гидролитической кислотности, выраженной в мг-экв. на 100 г почвы. Дозу извести вычисляют по формуле: CaCO 3 = H Г × 0,05× D×Г П, где

H Г – величина гидролитической кислотности, мг-экв /100 г почвы;

0,05 – количество извести в граммах, соответствующее 1 мг-экв почвенной кислотности;

h – высота мелиорируемого слоя, см;

d – плотность сложения мелиорируемого слоя.

Устанавливая дозу извести, учитывают гранулометрический состав почвы, биологические особенности растений и степень нуждаемости почвы в известковании. При сильной нуждаемости применяется полная расчетная доза извести, при средней -1/2 или ¾, при слабой - 1/3 или 1/4 дозы. При выборе места извести в севообороте, учитывается отношение культур к мелиорации.

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

ППК]3H + + Ca 2+ + 2ОН - → ППК] H+ Ca2+ + 2 H 2 O.

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.

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.