688

Между отношением культур к кислотности почв и концентрацией подвижного алюминия, марганца не существует прямой зависимости. Например, лен лучше растет на слабокислых почвах (рНсол. 5,0-5,5), но не выносит избытка подвижного марганца, а белокочанная капуста, наоборот, мирится с наличием марганца в почве, но не выносит высокой кислотности. Известкование почв – это внесение в почву кальция и магния в виде карбоната (СаСО3, МgСО3), окисей (СаО, МgО), гидроокисей [Са(ОН)2, Мg(ОН)2] с целью замены в почвенном поглощающем комплексе водорода и алюминия, обуславливающих негативные свойства почв.

Почвы с повышенной кислотностью имеют низкую степень насыщенности основаниями, плохие физико-химические свойства, плохую оструктуренность, воздухо- и водопроницаемость. При кислой реакции среды алюминий в дерново-подзолистых почвах образует растворимые соединения, оказывающие вредное действие на рост и развитие многих сельскохозяйственных растений. Кислая реакция подавляет деятельность многих микроорганизмов, особенно нитрификаторов, клубеньковых азотфиксаторов, свободно живущих азотфиксирующих бактерий. Оптимальное значение рН для этих бактерий – 6,5-7,5. Исследования, проведенные на кафедре агрохимии Пермской СХА, показали, что за две недели компостирования в кислой дерново-подзолистой тяжелосуглинистой почве (рН – 5,0) накапливалось 6 мг, а на нейтральной (рН – 6,8) – 14 мг N-NO3 на кг почвы. В тоже время в кислой среде (рН – 4,0-5,0) хорошо развиваются возбудители килы у капустных (крестоцветных) и другая вредная грибная флора.

Задача сельхозпроизводителей – довести урожайность зерновых до 35-40 ц/га, картофеля – 200-300 ц/га, окупаемость 1 кг д.в. минеральных удобрении – 4-4,5 кг з.ед. На сильно и среднекислых почвах этого добиться невозможно. Нейтрализация кислотности почв является главной задачей производителя.

6.2 ДЕЙСТВИЕ ИЗВЕСТИ НА ПОЧВУ

Известь оказывает многостороннее положительное действие на почву. Прежде всего, она нейтрализует кислотность почвенного раствора, обуславливаемую Н2СО3 и органическими кислотами, которые выделяются из корней растений. Все известковые удобрения не растворяются в воде. Они растворяются в воде насыщенной угольной кислотой, растворимость их увеличивается с возрастанием кислотности почв и концентрации угольной кислоты в почвенном растворе. Карбонаты угольной кислоты почвенного раствора превращаются в бикарбонаты, являющиеся гидролитически щелочными солями:

СаСО3 + Н2О + СО2 = Са(НСО3)2; Са(НСО3)2 + 2Н2О = Са++ + 2ОН- + 2Н2О +2СО2

МgСО3 + Н2О + СО2 = Мg(НСО3)2; Мg(НСО3)2 + 2Н2О = Мg++ + 2ОН- + 2Н2О + 2СО2

121

Катионы Са++ и Мg++ почвенного раствора вступают в обменную реакцию с водородом, алюминием, марганцем почвенно-поглощающего комплекса (ППК) и нейтрализуют почвенную кислотность:

ППК)ннн + Са++ + 2 ОН- = ППК)Сан + 2Н2О

Известь нейтрализует также свободные кислоты почвенного раствора. Например, азотная кислота, образовавшаяся в результате нитрификации, с карбонатом кальция образует нейтральную соль азотнокислый кальций:

2НNО3 + СаСО3 = Са(NО3)2 + Н2СО3

Азотнокислый кальций является физиологически щелочной солью, почвенный раствор при этом незначительно подщелачивается. Серная и соляная кислоты, появляющиеся при внесении сульфата калия, сернокислого аммония, хлорсодержащих калийных удобрений также нейтрализуются карбонатом кальция:

Н2SО4 + СаСО3 = СаSО4 + Н2СО3; 2НСl + СаСО3 = СаСl2 + Н2СО3

Для нейтрализации 1 ц физиологически кислых минеральных удоб-

Длительное внесение физиологически кислых удобрений на песчаных почвах Соликамской опытной станции в 40-е годы прошлого столетия привело к сильной кислотности почв (рН 3,5). Образовались так называемые «мертвые пятна», на таких делянках не произрастает даже сорная растительность. Не исправляет положение внесение органических и минеральных удобрений. Восстановление плодородия почв происходит только при внесении доломитовой муки (СаСО3, МgСО3).

Известь, внесенная по полной гидролитической кислотности, устраняет обменную кислотность и значительно снижает (на 70-80 %) гидролитическую, при этом повышается насыщенность почв основаниями и содержание кальция, магния в почвенном растворе. В опытах кафедры агрохимии, проведенных в 2001-2002 гг. на опытном поле Пермской сельскохозяйственной академии по выявлению действия извести на агрохимические показатели дерново-мелкоподзолистой тяжелосуглинистой почвы и урожайность ячменя выявлено, что известь, внесенная по полной гидролитической кислотности, способствовала снижению гидролитической кислотности

на 2,1-3,1 ммоль в 100 г почвы, сдвигу рНсол. на 1,8-1,9 единиц и повышению суммы поглощенных оснований на 4-6 ммоль в 100 г почвы (табл. 6.3).

122

Таблица 6.3

Влияние извести на кислотность дерново-мелкоподзолистой тяжелосуглинистой почвы

При внесении извести, рассчитанной по обменной кислотности рНсол. почвы смещается до 5,6-5,8. Такая среда почвы благоприятна для произрастания зерновых культур и остается кислой для большинства овощных культур, зернобобовых и многолетних бобовых трав. При внесении извести, рассчитанной по гидролитической кислотности, также не удаѐтся достичь рНсол. 7,0-7,5, так как нейтрализовать все ионы водорода кальцием полностью невозможно из-за постоянно образующейся в почве угольной и органических кислот.

Известкование кислых почв способствует минерализации органических веществ в почве, повышению содержания кальция в почвенном растворе, активной деятельности полезных микроорганизмов, лучшему усвоению питательных веществ из почвы и удобрений, образованию структурной почвы, повышению качества растениеводческой и овощеводческой продукции и др. Известкование кислых дерново-подзолистых и серых лесных почв является приемом коренного улучшения их плодородия.

Наука и практика Предуралья располагает большим количеством опытных данных об использовании извести. Почти все они подтверждают высокую эффективность этого приема как на дерново-подзолистых так и серых лесных почвах. Первые опыты с известью были заложены по инициативе В.Н. Варгина в 1923 году на Менделеевском опытном поле, в 1930 году, при непосредственном участии В.Н. Прокошева, на Соликамской опытной станции, в 1947 году А.А. Пановым на Пермской областной опытной станции. Вопросами известкования в 60-70 годы ХХ века в крае занимались Е.А. Панова, С.И. Попова, Н.А. Тришкина, Ю.М. Гильдебрандт, В.И. Сергиенко, в 90-е годы Е.М. Митрофанова. Большие заслуги в проведении исследований с известью и обобщении опытных данных в Предуралье принадлежат С.Н. Демидовцеву, В.Н. Прокошеву, С.И. Поповой.

В 1976 году Пермское книжное издательство публиковало сборник научных трудов «Известкование кислых почв в Предуралье», в котором

123

В.Н. Прокошевым и С.И. Поповой в хронологической последовательности рассматриваются этапы изучения вопросов, связанных с известкованием кислых почв. Эти ученые отмечают, что благодаря опытам, начатым в 1916 году и продолжающимся в настоящее время, получены данные, подтверждающие исключительно высокое действие извести на урожайность сельскохозяйственных культур. Суммарная прибавка от извести составляет 5- 6 ц с га или 30 % за севооборот, а урожайность клеверного сена удваивалась по сравнению с вариантом без извести.

В исследованиях О.К. Кедрова-Зихмана при внесении извести 6 т/га на дерново-подзолистой почве легкого механического состава колхоза «Заря Свободы» Беларуссии урожайность сена клевера увеличивалось почти в 5 раз, повышалась азотфиксация. Усиливая разложение органических веществ почвы, известкование не увеличивает содержание гумуса, но изменяет его качество, сужая соотношение С : N, повышается в гумусе количество более ценных гуминовых кислот. В интервале рН 5,5-7,0 создаются более благоприятные условия для образования подвижного фосфора, молибдена, агрономической структуры почвы и как следствие оптимальные водные и воздушные свойства почв. Известкование предотвращает декальцирование пахотного слоя, удовлетворяет потребности растений в кальции. Поэтому известкование почв необходимо считать за великую побудительную силу произрастания растений. В экономически развитых странах: Англия, Франция, Голландия, все почвы произвесткованы и весьма высокими дозами 1422 т/га. Результат налицо, урожайность зерна с 1 га в этих странах составляет 60-70 ц/га.

Известкование почв выполняет важную экологическую функцию в агроценозах. Оказывая влияние на формирование более прочной структуры почвы, снижает их эрозию, ведѐт к снижению подвижности тяжѐлых металлов (Se, Cd, Pb, Zn и др.), радионуклидов. Это позволяет получать экологически чистую продукцию растениеводства, в том числе на техногенно загрязнѐнных территориях.

6.3ОПРЕДЕЛЕНИЕ НУЖДАЕМОСТИ ПОЧВ

ВИЗВЕСТКОВАНИИ

Нуждаемость почв в известковании можно определить, прежде всего, визуально по строению профиля почв. Наличие в почве подзолистого горизонта (А2) белесого цвета, бесструктурного или плитчато-пластинчатой структуры, горизонта А2В1 с обильной присыпкой кремнезема указывает на то, что такие почвы кислые. В отдельных случаях пахотный горизонт, особенно по обочинам полей, имеет белесую окраску и листоватую структуру. На кислых почвах произрастают специфические сорняки: хвощ полевой, лютик ползучий, багульник, пикульник и др. На таких почвах плохо растут клевера, люцерна, свекла, кукуруза, ячмень. Внешние признаки почв и развития растений дают до некоторой степени возможность судить о нуждаемости почв в известковании.

124

Наиболее точно нуждаемость почв в известковании в севооборотах определяют по комплексу агрохимических показателей: рН солевой вытяжки, степени насыщенности почв основаниями с учетом содержания органического вещества и гранулометрического состава. Чем выше содержание органического вещества в почве, тем меньше потребность в известковании.

Агрохимическая служба страны с 1964 года составляет картограммы кислотности почв, нанося на них значения обменной кислотности, выраженной величиной рН солевой вытяжки. На картограммах указаны площади, нуждающиеся в извести и рекомендуемые дозы известковых удобрений на гектар. Классы почв по кислотности приведены в таблице 2.3.

Показания рН (сол.), при которых в зависимости от типа севооборотов гранулометрического состава почвы не известкуют, приведены в табли-

це 6.4.

Почвы с рН > 5,5 в полевых севооборотах, 5,6-6,0 в кормовых и 6,0- 6,2 в овощных севооборотах можно не известковать.

Определение нуждаемости почв в известковании можно провести и по насыщенности почв основаниями. Почвы тяжелого гранулометрического состава со степенью насыщенности меньше 50 % сильно нуждаются в известковании, 51-70 % – средне, 71-80 % – слабо и более 80 % не нуждаются. Для почв легкого гранулометрического состава градации нуждаемости по степени насыщенности каждой группы почв меньше на 10 %.

Таблица 6.4

Оптимальные значения рН (рекомендации Главного управления химизации сельского хозяйства РФ)

Торфяные почвы с рНКCl 4,7-5,0 и степенью насыщенности 65-75 % известкования не требуют (табл. 6.5). Для улучшения магниевого питания целесообразно на таких почвах вносить доломитовую муку, а с рН > 5,0.

Таблица 6.5

Кислотность торфяных почв и их потребность в известковании («Рекомендации по известкованию осушаемых торфяных почв», 1977)

6.4 РАСЧЁТ ДОЗ ИЗВЕСТИ

Из данных таблицы 6.1 хорошо видно, что большинство сельскохозяйственных растений развиваются при рН солевой вытяжки 5,6-6,5, поэтому доводить реакцию почвы за счет известкования до рН 7,0 нет необходимости. Дозы извести необходимо устанавливать в зависимости от биологических требований культур к реакции среды (кислотности почв), их гранулометрическому составу и гумусированности.

На почвах легкого гранулометрического состава, слабонасыщенных основаниями, бедных гумусом, растения переносят кислотность хуже, чем на почвах тяжелого гранулометрического состава, с высоким содержанием гумуса. В начале тридцатых годов двадцатого столетия Н.И. Алямовский предложил методику расчета доз извести на дерново-подзолистых почвах разного гранулометрического состава (табл. 6.6). Это методика признавалась и признается в настоящее время агрохимиками страны во всех регионах нечерноземной зоны.

Таблица 6.6

Дозы извести для известкования подзолистых и дерновоподзолистых почв в зависимости от гранулометрического состава и вели-

чины рНКСl при содержании гумуса до 3 %, т/га

Известкование проводится не только дерново-подзолистых почв, но и серых лесных более высокогумусных почвах, поэтому для почв Пермской области М.П. Петуховым с сотрудниками кафедры агрохимии ПСХА в 1972 г. были предложены дозы извести в зависимости от типа почв и содержания в них гумуса (табл. 6.7).

126

Таблица 6.7

Дозы извести, рекомендуемые для известкования различных почв в Пермском крае, т/га (1972)

Агрохимическая служба страны в последние годы расчет доз извести проводит по нормативам ее затрат на смещение величины рН (сол.) (табл. 6.8).

Интересные методические работы в этом направлении сделаны Т.Н. Кулаковской в Белоруссии, в России – И.А. Шильниковым (ВИУА). На основании многочисленных опытов он подсчитал, что для сдвига в щелочную сторону на 0,1 рН на супесчаных дерново-подзолистых почвах требуется 0,4 т СаСО3, на суглинистых – 0,53 т, тяжелосуглинистых – 0,94 т.

Согласно этим нормативам извести для сдвига рН на 0,1 можно рассчитать потребность извести на гектар по формуле:

Например, исходное значение рН 4,7, планируемый уровень рН 5,5 рН – 0,8 (5,5 - 4,7); А – затраты СаСО3 для сдвига на 0,1 рН, т/га, например

0,94; доза СаСО3 = 0,8 × 0,94 × 10 = 7,52 т/га.

Более совершенную методику расчета доз извести предложила М.Е. Яковлева, по которой учитывается емкость катионного обмена, глубина мелиорируемого слоя и плотность почвы, что позволяет более качественно произвести известкование и получать максимальную отдачу от химической мелиорации почв:

Доза СаСО3, т/га = (0,5 × ЕКО × d × h × S × рН)/(рНисх. ×

× 1000000000),

где 0,5 мг СаСО3 необходимое для сдвига 0,1 рН в 1 г почвы; ЕКО – емкость катионного обмена, ммоль/100 г почвы;

d – плотность сложения почвы, г/см3; h – мощность известкуемого слоя, см; S – площадь 1 га в см2;

рН – прирост рН от исходного до запланированного (заданного) значения;

рНисх. – исходное значение рН; 1000000000 – коэффициент пересчета миллиграммов в тонны.

С учетом насыщенности почв основаниями предложенная формула расчета доз извести имеет следующую формулу:

Доза СаСО3, т/га = (0,5 × ЕКО × d × h × S × рН × k)/(рНисх. ×

× 1000000000),

где k – коэффициент степени насыщенности почв:

k = Vзаданное, % / Vисходное, %

Это уравнение позволяет вычислить полную дозу извести для любых рН и степени насыщенности почвы основаниями (V, %).

Дозы извести, рассчитанные по обменной кислотности (табл. 6.7, 6.8), нейтрализуют кислотность не полностью, более полно устранить ее можно дозами извести, рассчитанными по результатам определения гидролитической кислотности в 100 г почвы определяемой методом Каппена, то есть после обработки почвы 1 н. уксуснокислым натрием (СН3СООNа) с рН 8,2. Расчѐт ведут по следующей формуле:

Доза СаСО3, т/га = (Нг × 50 × 10 × 3000000 или 2500000) /1000000000 = Нг × 1,5 (1,25),

где коэффициент 1,5 для почв тяжелого гранулометрического состава и 1,25 для почв легкого гранулометрического состава;

Нг – гидролитическая кислотность в ммоль на 100 г почвы; 50 – мг СаСО3 необходимые для нейтрализации 1 ммоль гидролити-

ческой кислотности; 10 – для перевода со 100 г почвы в килограмм;

128

3000000 – для пересчета пахотного слоя тяжелосуглинистой почвы, кг;

1000000000 – для пересчета из миллиграммов СаСО3 в тонны.

1,5 и 1,25 – коэффициенты, которые означают количество СаСО3 необходимое для нейтрализации 1 ммоль кислотности на площади 1 га соответственно для тяжѐлого гранулометрического состава и лѐгкого.

На практике для известкования очень редко используется известь, содержащая 100 % СаСО3. По требованиям ГОСТ 14050-93 известь 1 и 2 класса содержит 80 %, 3 и 4 – 85 % СаСО3, местные известьсодержащие материалы могут содержать до 40 % СаСО3. С учетом содержания СаСО3 в известковых материалах, фактическая доза (Дф) вычисляется по формуле:

где АДВ – активно действующее вещество в известковом удобрении,

%;

X – суммарная массовая доля карбонатов кальция и магния, % Н – содержание неактивной фракции извести, %;

X1 – массовая доля влаги, %.

Показатели активнодействующего вещества приведены в таблице 6.9.

Таблица 6.9

Показатель АДВ (активно действующее вещество) известняковой (доломитовой) муки, % не менее (ГОСТ 14050-93)

К тому же следует учитывать и форму известковых удобрений. Если для известкования используются МgСО3, СаО или Са(ОН)2, то умножают соответственно на коэффициенты 0,84; 0,56; 0,74. Эти коэффициенты рассчитаны с учетом эквивалентной массы этих соединений, нейтрализующая способность последних выше, чем СаСО3.

129

6.5АССОРТИМЕНТ ИЗВЕСТКОВЫХ УДОБРЕНИЙ

ИИХ ВЛИЯНИЕ НА УРОЖАЙНОСТЬ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ КУЛЬТУР

Кизвестьсодержащим удобрениям относятся минералы, содержащие

всвоѐм составе карбонаты, окиси и гидроокиси кальция, магния с примесями глины, песка и др. Согласно данных Всесоюзного геологического фонда (1965) на территории Пермской области зарегистрировано 265 известковых месторождений: известняки 170, доломиты 9, мергели 9, туфы 32, комплексных 45 с общим запасом 2,5 мл. т. Однако, для известкования область использовала не только свои известьсодержащие породы, но и завозила известняковую муку из Татарии. Связано это с недостатком разрабатываемых месторождений края, с качеством их размола.

Применяемые в земледелии известковые удобрения подразделяют на три группы (табл. 6.10):

– промышленные, получаемые путем размола или обжига твердых карбонатных пород (известняковая и доломитовая мука, жженая и гашеная известь);

– отходы промышленности, богатые известью (металлургические шлаки, цементная пыль, сланцевая зола, дефекат);

– местные рыхлые известковые породы (туф, мергель, сапропель, торфотуф и др.) не требующие размола.

Таблица 6.10

Содержание оксидов кальция и магния в известковых удобрениях, %

Крупнейшие месторождения рыхлых пород, не требующих размола, расположены: в Коми-Пермяцком округе 18 км от с. Юрла и 0,5 км от д. Новосѐлы Букереевское с запасом 234000 т, Гавриловка – 686000 т; в Доб-

130