Мелиоранты применяемые для химической мелиорации кислых почв. Химическая мелиорация почв, известкование и гипсование. Распространение солонцовых почв и необходимость их улучшения

Просмотры: 34520

23.10.2017

При выращивании большинства культурных растений необходимо учитывать множество различных факторов: погодные и климатические условия, плодородие грунта, влажность, состав почвы, уровень грунтовых вод и прочее.

Высокая щелочность, как и повышенная кислотность почвы, также может создавать весьма неблагоприятные условия для роста и развития большинства культур, поскольку они оказывают непосредственное влияние на степень проникновения тяжелых металлов во внутренние ткани растений.

Для определения кислотности почвы используется показатель «рН» (кислотно-щелочной баланс ), значения которого обычно колеблется от трех с половиной до восьми с половиной единиц. Если «рН» грунта имеет нейтральный показатель (находится в пределах шести, семи единиц), то при этом тяжелые металлы остаются связанными в почве и в растения попадает, лишь ничтожное количество этих вредных веществ.

Как определить кислотность почвы и улучшить ее «рН» можно прочитать .

Щелочная почва имеет низкую плодородность, поскольку грунт, как правило, тяжелый, вязкий, плохо пропускает влагу и слабо насыщен гумусом. Такая земля характеризуется высоким содержанием солей кальция (извести) и завышенными значениями «рН».

По своим характеристикам щелочные почвы можно разделить на три основных типа:

· Слабощелочные почвы (значение «рН» около семи, восьми единиц)

· Средне щелочные (значение «рН» около восьми, восьми с половиной единиц)

· Сильно щелочные (значение «рН» выше восьми с половиной единиц)

Щелочные почвы бывают самыми различными - это солонцы и солонцеватые грунты, земли, которые содержат большую часть каменистого суглинка, а также тяжелые глинистые почвы. В любом случае все они являются известковыми (то есть насыщенными щелочью).

Чтобы определить наличие в почве извести, достаточно налить на комок земли немного уксуса. Если известь в грунте присутствует, произойдет мгновенная химическая реакция, земля начнет шипеть и пениться.

Проще всего определить точное значение «рН» с помощью лакмусовой бумаги (специально предусмотренный для этих целей стандартный индикатор, показывающий кислотность грунта). Для этого следует приготовить небольшое количество водного раствора в виде жидкой суспензии (из расчета одна часть земли к пяти частям воды), а затем опустить в раствор лакмусовый индикатор и посмотреть, в какой цвет окрасится бумага.

На наличие щелочной почвы могут указывать и некоторые растения, например, цикорий, колокольчик, чабрец, молочай, мокричник.

Известковые почвы, чаще всего располагаются в южной части степной и лесостепной зон Украины и представляют собой щелочные каштановые и бурые почвы с бедной растительностью. Эти грунты отличаются низким содержанием гумуса (не более трех процентов) и пониженной влажностью, поэтому для того, чтобы успешно выращивать на этих землях культурные растения, необходимо произвести окисление почвы и обеспечить дополнительное орошение.

Что касается солонцов и солончаков, то это крайне проблемные, неплодородные земли, которые к тому же имеют высокое содержание солей. Данные грунты характерны для южных степей, присутствуют на морских побережьях и в прибрежных территориях больших и малых рек нашей страны.

Способы улучшения щелочной почвы

Улучшить показатель «рН» щелочных почв можно с помощью мелиорационных мероприятий и внесением в почву сернокислого кальция, который в народе именуют гипсом. При внесении обычного гипса, кальций вытесняет поглощенный натрий, в результате чего улучшается структура солонцового горизонта, земля начинает лучше пропускать влагу, вследствие чего, из грунта постепенно вымываются избыточные соли.

Эффект внесения гипса не ограничивается только увеличением количества серы в почве, поскольку он в первую очередь, улучшает структуру и качество грунта, способствуя повышению содержания в нем связанного натрия.

В качестве отличного окислителя почвы применяется и гранулированная сера, которую следует вносить постепенно (около двадцати килограмм на гектар площади), с промежутком в три, и более месяцев. Но следует помнить, что результат от внесения серы можно ожидать лишь через год или даже по истечении нескольких лет.

В качестве улучшения щелочной почвы рекомендуется производить и глубокую вспашку земли, но без мелиорирующих добавок она, как правило, менее эффективна.

Для нейтрализации щелочности, обусловленной присутствием в почве карбонатов и гидрокарбонатов натрия, следует применять слабые растворы различных кислот, чаще всего серной. Аналогичное действие оказывают кислые соли, которые вследствие реакции гидролиза образуют кислоты (например, в качестве компонента для мелиорации щелочных почв часто применяется железный купорос).

На практике для улучшения щелочности грунта аграрии иногда используют отходы фосфородобывающей промышленности, то есть фосфогипс, который помимо сернокислого кальция содержит примеси серной кислоты и фтора. Но в последнее время ученые забили тревогу, поскольку фосфогипс, хоть и нейтрализует повышенную щелочь, но при этом загрязняет почву фтором. Растения могут по-разному реагировать на данное вещество (например, доказано, что повышенное содержание фтора в растениях, предназначенных на корм животных, может быть достаточно токсичным).

При слабощелочных почвах, структуру плодородного горизонта улучшают при помощи вспашки с внесением увеличенных доз органических удобрений, которые подкисляют грунт. Лучшим из них является перегнивший навоз, в который следует добавить обычный суперфосфат (около двадцати килограмм на тонну навоза) или фосфорную муку (около пятидесяти килограмм на тонну перегноя). Для снижения щелочности грунта в почву можно вносить также торфяной мох или болотный торф. Неплохо подкисляет почву хвоя сосновых деревьев, которую часто применяют и в качестве основы для мульчирования грунта. Хороший результат для нормализации щелочности дает компост из перегнивших листьев дуба.

В засушливых районах с небольшим количеством ежемесячных осадков требуется производить дополнительное орошение земли.

Значительно улучшают щелочной грунт посевы растений – сидератов, которые являются превосходным источником биологического азота. В качестве сидеральных культур используют такие культуры как люпин (содержит большое количество белковых веществ) и другие растения семейства бобовых, а также сераделлу, клевер, донник, белую горчицу, рожь и гречиху.

При использовании минеральных удобрений, следует выбирать те, которые подкисляют грунт, но при этом не содержат хлора (например, сульфат аммония).

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.

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.

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.

>> 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?