Органическая часть почвы

Известкование кислых почв

источник: Агрохимия. - 2-е изд., перераб. и доп. под ред. Смирнов П.М., Муравин Э.А.

Поделиться…

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

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

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

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

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

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

4. Нуждаются в  известковании только на средне- и сильнокислых почвах лен  и картофель. Картофель мало чувствителен к кислотности, а для льна лучше слабокислая реакция (рН 5,5—6,5). Высокие нормы СаСО₃, особенно при ограниченных нормах удобрений, оказывают отрицательное действие на качество урожая этих культур, картофель сильно поражается паршой, снижается содержание крахмала в клубнях, а лен заболевает бактериозом, ухудшается качество волокна. Отрицательное влияние известкования объясняется не столько нейтрализацией кислотности, сколько уменьшением усвояемых соединений бора в почве и избыточной концентрацией ионов кальция в растворе, из-за чего затрудняется поступление в растение других катионов, в частности магния и калия.

В севооборотах с  большим удельным весом картофеля  и льна при использовании высоких  норм удобрений, особенно калийных, известкование  можно проводить полными нормами, при этом лучше вносить известковые  удобрения, содержащие магний, сланцевую  золу или металлургические шлаки, а  при использовании СаСО₃ вносить одновременно борные удобрения. В этом случае не наблюдается отрицательного действия" известкования на лен и картофель, и в то же время повышается урожай клевера, озимой пшеницы и других культур, чувствительных к кислотности.

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

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

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

Кислые почвы  имеют неблагоприятные биологические, физические и химические свойства. Коллоидная часть кислых почв бедна  кальцием и другими основаниями. Вследствие вытеснения кальция ионами водорода из почвенного перегноя повышаются его дисперсность и подвижность, а насыщение водородом минеральных  коллоидных частиц приводит к постепенному их разрушению. Этим объясняется малое  содержание в кислых почвах коллоидной фракции, они имеют поэтому неблагоприятные физические и физико-химические свойства, плохую структуру, низкую емкость поглощения и слабую буферность.

В кислых почвах деятельность полезных почвенных микроорганизмов, особенно азотфиксирующих свободноживущих  и клубеньковых бактерий, для развития которых наиболее благоприятна нейтральная  реакция {рН 6,5—7,5), сильно подавлена; образование  доступных для растений форм азота, фосфора и других питательных  веществ вследствие ослабления минерализации  органического вещества протекает  слабо. В то же время повышенная кислотность способствует развитию в почве грибов, среди которых много паразитов и возбудителей различных болезней растений.

Отрицательное действие повышенной кислотности в значительной степени связано с увеличением  подвижности алюминия и марганца в почве. При кислой реакции растворимость  соединений алюминия и марганца увеличивается, а повышенное содержание их в растворе оказывает вредное действие на растения.

Особенно чувствительны к повышенному содержанию подвижного алюминия клевер, люцерна, озимая пшеница и рожь (при перезимовке), свекла, лен, горох, гречиха, ячмень. Эти культуры страдают при содержании его в почве свыше 2—3 мг на 100 г. При высоком содержании в кислых почвах подвижного алюминия и железа происходит связывание ими усвояемых форм фосфора с образованием нерастворимых и малодоступных растениям фосфатов полуторных окислов, в результате чего ухудшается питание растений фосфором.

В кислых почвах уменьшается  подвижность молибдена, он переходит  в труднорастворимые формы, и  его может не хватать для нормального  роста растений, особенно бобовых. В  кислых, особенно песчаных и супесчаных почвах, мало усвояемых соединений кальция и магния; кроме того, при кислой реакции затрудняется их поступление в растение, поэтому  ухудшается питание и этими важными  элементами.

Влияние извести  на свойства и питательный режим  почвы

При внесении извести  нейтрализуются свободные органические и минеральные кислоты в почвенном  растворе, а также ионы водорода в почвенном поглощающем комплексе, т. е. устраняется актуальная и обменная -кислотность, значительно снижается гидролитическая кислотность, повышается насыщенность почвы основаниями. Устраняя кислотность, известкование оказывает многостороннее положительное действие на свойства почвы, ее плодородие.

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

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

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

Известкование способствует переводу труднодоступных растениям  фосфатов алюминия и железа в более  доступные фосфаты кальция и  магния. При известковании калий  труднорастворимых минералов интенсивнее  переходит в более подвижные  соединения, а поглощенный почвой калий вытесняется в раствор, но усвоение его растениями вследствие антагонизма между катионами К⁺ и Са²⁺ не увеличивается. Известкование влияет на подвижность в почве и доступность для растений микроэлементов. Соединения молибдена после внесения извести переходят в более усвояемые формы, улучшается питание растений этим элементом. Подвижность соединений бора и марганца при известковании, наоборот, уменьшается, и растения могут испытывать недостаток в них. Поэтому на известкованных почвах эффективно внесение борных удобрений, особенно под культуры, требовательные к бору,— сахарную и кормовую свеклу, клевер, люцерну, гречиху, лук и др. При внесении извести почва обогащается кальцием, а при использовании доломитовой муки — и магнием; потребность растений в этих элементах обеспечивается полностью. Улучшение питания растений азотом и зольными элементами связано также с тем, что на известкованных почвах растения развивают более мощную корневую систему, способную больше усваивать питательных веществ из почвы.

Определение нуждаемости  почв в известковании и нормы  извести

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

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

Потребность почвы  в известковании с достаточной  для практических целей точностью  может быть определена по обменной кислотности (рН солевой вытяжки). При  значении рН солевой вытяжки 4,5 и  ниже потребность в известковании  сильная, 4,6—5 — средняя, 5,1—5,5 —  слабая и при рН больше 5,5 — отсутствует. Величина кислотности почвы —  важный, но не единственный показатель, характеризующий потребность почв в известковании. Важно учитывать  также степень насыщенности почвы  основаниями (У) и ее механический состав. С учетом этих трех показателей степень  нуждаемости почв в известковании  может быть установлена значительно  точнее (табл. 1).

При проведении известкования, кроме свойств почвы, необходимо учитывать также особенности  возделываемых культур в севообороте.

Для полевых севооборотов с небольшим удельным весом льна и картофеля, а также культур, чувствительных к кислотности (овощных, кормовых и др.), очередность известкования  совпадает с группировкой почв по степени нуждаемости в нем, указанной  в таблице 21. Сильнонуждающиеся почвы известкуют в первую очередь, средненуждающиеся — во вторую и слабонуждающиеся — в третью очередь. В севооборотах с большим удельным весом льна и картофеля слабонуждающиеся почвы не известкуют, а в севооборотах с чувствительными к кислотности культурами в первую очередь необходимо известковать не только почвы сильно -, но и средненуждающиеся.

Нормы извести зависят  от степени кислотности почв, их механического состава и особенностей возделываемых культур.

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

Ориентировочные нормы  извести можно определить по величине рН солевой вытяжки. В зависимости  от этих показателей ВИУА рекомендует  вносить в дерново-подзолистые  почвы, содержащие не более 3% органического  вещества, следующие нормы извести (табл. 2).

Более точно установить полную норму извести можно по величине гидролитической кислотности. При расчете нормы извести (в  т Са СО₃ на 1 га) величину гидролитической кислотности в мэкв на 100 г почвы (Нг) умножают на коэффициент 1,5. Например, гидролитическая кислотность почвы равна 4 мэкв на 100 г почвы. Норма Са СО₃ будет 4-1,5,6 т на 1 га. Норма конкретных известковых удобрений (Н) вычисляется с учетом содержания в них суммы нейтрализующих кислотность веществ (в расчете на чистый Са СО₃) и количества крупных частиц (более 1 мм) по следующей формуле: Н=(Норма (Са СО₃, (т на 1 га) по кислотности почвы*100*100) / % Са СО₃, в удобрений'(100—% частиц более 1 VM)

Устанавливая норму  извести для конкретных условий, необходимо учитывать механический состав почвы и особенности культур  севооборота. На тяжелых почвах и  под культуры, очень чувствительные к повышенной кислотности (свекла, кукуруза, клевер, люцерна, капуста и др.), лучше  вносить полную норму извести, рассчитанную по гидролитической кислотности. На более легких малобуферных почвах и для культур, не чувствительных к кислотности (картофеля, люпина и др.), норму извести необходимо уменьшить на 1/3 – 1/2.

Для лучшей организации  известкования зональные агрохимические лаборатории на основе агрохимического  обследования почв составляют и передают хозяйствам картограммы кислотности  почвы, на которых выделяются участки  с разной степенью кислотности и  нуждаемости в известковании (см. рис. 4). Периодически (через 5 лет) агрохимические анализы повторяют для уточнения  ранее составленных картограмм. В  настоящее время ЦИНАО разработан программный комплекс «Искра» по составлению с помощью ЭВМ  проектно-сметной документации на известкование, в которой определяются площади  почв, подлежащие известкованию по годам, необходимые нормы извести  и общая потребность в известковых  удобрениях, транспортных средствах  и машинах для их внесения, затраты  на известкование и их окупаемость  в хозяйстве.

Работы по химической мелиорации почв в колхозах и совхозах осуществляются за счет бюджетных государственных  средств либо подразделениями Сельхозхимии, либо силами самих хозяйств.

Разработка проектно-сметной  документации по известкованию кислых почв проводится проектно-изыскатель-скими станциями химизации.

Известковые удобрения

Известковые удобрения  получают размолом или обжигом твердых  известковых пород (известняка, доломита, мела) или используют для известкования  мягкие известковые породы и различные  отходы промышленности, богатые известью.

Известняковая мука — основное промышленное известковое  удобрение; получается при размоле  или дроблении известняков. Они  состоят в основном из карбоната  кальция — Са СО₃, но чаще всего доломитизированы, т. е. содержат также Mg СО₃, (до 10—15% в расчете на MgO). Чем выше содержание в породе Mg СО₃, тем она тверже и прочнее. При большом содержании Mg СО₃, (18—20% в расчете на MgO) порода называется доломитом, при ее размоле получается доломитовая мука. Известковые материалы, содержащие магний, для многих сельскохозяйственных культур (свекла, картофель, лен, клевер, люцерна, гречиха, морковь, лук и др.) более эффективны, чем известковые удобрения, не содержащие магния, особенно на бедных магнием песчаных и супесчаных почвах. При внесении их в почву устраняется или уменьшается отрицательное действие известкования полными нормами на картофель и лен.

Качество известковых  удобрений оценивается по количеству соединений, нейтрализующих кислотность  почвы, и по тонине помола. Промышленные известковые удобрения должны содержать  не менее 85% Са СО₃, и MgСО₃. Чем тоньше помол известняковой и доломитовой муки, тем скорее и полнее она растворяется, быстрее нейтрализует кислотность почвы и тем выше ее эффективность. Наиболее эффективна известняковая мука с тониной размола менее 0,25 мм. При высоком содержании грубых частиц (крупнее 1—3 мм) эффективность ее резко снижается. Согласно государственному стандарту, известняковая мука I класса должна содержать не более 5% частиц крупнее 1 мм и 70% —диаметром менее 0,25 мм, влажность ее не должна превышать 1,5%, а количество примесей не более 15%.

Жженая и гашеная  известь.

При обжиге известняков  СаСО₃ превращается в СаО (Са СО₃=СаО+ СО₂, ), получается жженая (комовая) известь. При взаимодействии ее с водой образуется гидроокись кальция [СаО +Н₂О=Са(ОН) ₂2 равна 1,35 т Са СО₃. Пушонка — быстродействующее известковое удобрение. Эффективность ее в первый год после внесения может быть выше, чем Са СО₃, но с годами их действие выравнивается.

Большое значение для  известкования кислых почв имеют  рыхлые известковые породы, не требующие  размола: известковые туфы, или ключевая известь, гажа, или озерная известь, мергель, торфотуфы, природная доломитовая мука.

В качестве известковых  удобрений могут использоваться также различные отходы промышленности: сланцевая зола, доменные и мартеновские шлаки, дефекат (дефекационная грязь) и др.

Сроки и способы  внесения извести

Известь обладает длительным действием. Установлено, что полная норма извести может оказывать  положительное влияние на урожай сельскохозяйственных культур в  течение двух ротаций 7—8-польного севооборота, половинная норма — не более одной  ротации (6—7 лет). С течением времени  после внесения извести вновь  происходит постепенное увеличение кислотности почвы (особенно быстро на малобуферных почвах и при систематическом применении физиологически кислых удобрений в высоких дозах) и возникает потребность в повторном известковании. Периодичность и эффективность повторного внесения извести зависят от ее нормы при первичном известковании и обеспеченности хозяйства минеральными удобрениями. При известковании половинными нормами и интенсивном применении минеральных удобрений периодичность известкования учащается, а эффективность повторного внесения извести достаточно высокая. Необходимость повторного известкования устанавливают на основе данных агрохимического анализа почвы (определения степени ее кислотности) и расчета баланса кальция по результатам лизиметрических опытов.

Эффективность известкования  в большой степени зависит  от равномерного внесения извести в  почву и тщательного перемешивания  ее с почвой. Известь должна быть хорошо измельчена и перед заделкой равномерно рассеяна по поверхности  почвы, что лучше всего достигается  с помощью известковых сеялок и разбрасывателей. Пылевидные известковые  удобрения — известняковая мука, сланцевая зола, цементная пыль и  пылевидные отходы металлургической промышленности вносятся цементовозами или другими  машинами этого типа. Необходимо применять  такой способ заделки извести, при  котором обеспечивается хорошее  перемешивание ее со всем пахотным слоем почвы,— под плуг с осени  под зяблевую вспашку или весной под перепашку зяби, лучше всего  вместе с органическими удобрениями  — навозом, торфом, компостами. При  использовании фосфоритной муки ее лучше вносить под вспашку  зяби, а известь — под перепашку  или культивацию. С организационно-хозяйственной  точки зрения наиболее удобно проведение известкования в парующих полях. В севооборотах с клевером объектом первоочередного известкования  является покровная культура. В пропашных  севооборотах известь в первую очередь  необходимо вносить под кукурузу и корнеплоды, а в овощных —  под капусту и свеклу или под их предшественники.

На естественных сенокосах и пастбищах известь  вносят поверхностно. Известкование  кислых почв резко повышает продуктивность кормовых угодий, при этом не только возрастает урожай, но и улучшаются состав травостоя, кормовые достоинства  сена и пастбищного корма. Известкование  является одним из основных мероприятий  при залужении и создании культурных пастбищ на кислых почвах. Известь вносят под вспашку при проведении культуртехнических работ, можно вносить ее под культивацию.

Эффективность известкования

Под влиянием известкования  возрастает использование растениями питательных веществ почвы и  удобрений и значительно повышается урожайность сельскохозяйственных культур. На основании многочисленных опытов установлено, что этот прием на средне- и сильнокислых дерновоподзолистых почвах увеличивает урожайность озимой пшеницы на 3—7 ц, ржи, яровой пшеницы, ячменя на 2—5, клеверного сена на 8—15 и больше, сахарной, кормовой свеклы и капусты на 40—100, кукурузы (зеленая масса) на 30—70, картофеля на 10—20 ц на 1 га. При известковании сильнокислых почв урожайность повышается в большей степени, чем средне- и слабокислых, и прибавки урожая возрастают с повышением нормы извести.

Известь медленно растворяется и взаимодействует с почвой, действие ее проявляется постепенно, поэтому  эффект от известкования достигает  максимума на второй-третий год.

При внесении полной дозы положительное действие извести  на урожай проявляется в течение 8—10 лет. За это время каждая тонна  извести дает общую прибавку урожайности  всех выращиваемых культур, равную в  пересчете на зерно 12—15 ц на 1 га.

Известкование является основным условием эффективного применения удобрений на кислых почвах. Эффективность  минеральных и органических удобрений  на известкованных почвах значительно  возрастает. Положительное действие наблюдается от совместного внесения извести и навоза. Опыты показывают, что на кислых подзолистых почвах сочетание известкования с внесением  умеренных норм навоза в большинстве  случаев дает такую же или более  высокую прибавку урожайности сельскохозяйственных культур, как и двойная норма  навоза нанеизвесткованной почве.

Эффективность минеральных  удобрений на сильно - и среднекислых почвах при их известковании повышается на 35—50%, а слабокислых — на 15—20%. Прибавки урожая от совместного применения извести и минеральных удобрений  обычно выше, чем сумма прибавок от раздельного их внесения.

Известкование кислых почв не только повышает урожай и эффективность  удобрений, но и обеспечивает получение  значительного экономического эффекта.

Экономическая эффективность  известкования определяется величиной  затрат на его проведение и стоимостью дополнительной продукции, получаемой от извести за все время ее действия.

Затраты на применение известковых удобрений зависят  от используемых материалов, нормы  извести, вида и дальности перевозок, технологии хранения и внесения. Расходы  па применение 1 т Са СО₃ при перевозке до 500 км по железной дороге и до 25 км автотранспортом в среднем составляют от 8,5 руб. для стандартной известняковой муки до 10—36 руб. для нестандартных удобрений. В структуре издержек на известкование наибольшая доля затрат приходится на транспортировку, погрузочно-разгрузочные работы и внесение удобрений. Прибавки урожайности от известкования и экономическая эффективность этого приема могут широко колебаться в зависимости от степени кислотности почв, норм извести и состава культур севооборота. Наибольшие чистый доход от известкования кислых почв и окупаемость затрат обеспечиваются в севооборотах с наличием культур, сильно отзывающихся на известкование. Результаты многих полевых опытов показывают, что на сильно- и средне-кислых почвах затраты на известкование окупаются стоимостью дополнительного урожая зерновых за 1—2 года, кормовых культур — менее чем за год, а картофеля и овощей — в трех-пятикратном размере в течение года. На слабокислых почвах время окупаемости затрат возрастает в 1,5 раза.