Агрономическая оценка кислых почв и их мелиорация.

Кислые почвы имеют широкое распространение во многих регионах земного шара. Они являются основным компонентом почвенного покрова в бореальном (умеренно–холодном) поясе, влажных тропиках и субтропиках. Их формирование во многом обусловлено промывным типом водного режима, который способствует выносу из почвы щелочных и щелочноземельных оснований и насыщению ППК водородом.

Значительные площади почв с кислой реакцией среды имеются на территории Российской Федерации. В Смоленской, Ивановской, Костромской, Тверской и ряде других областей на их долю приходится до 80–90% площади всех сельскохозяйственных угодий. В последнее время наблюдается увеличение доли кислых почв от площади пашни, т.е. снижается доля слабокислых почв и увеличиваются площади, занятые средне- и сильнокислыми почвами. Главная причина этого – резкое сокращение объемов мелиоративных работ (известкования). Выщелачивание кальция атмосферными осадками, составляющее в Нечерноземной зоне 400–450 кг/га в год СаСО_3, и вынос оснований с товарной продукцией способствуют постепенному обеднению ими почв и развитию кислотности.

Определенный вклад в развитие кислотности вносит применение физиологически кислых удобрений, когда оно не сопровождается известкованием.

В последние десятилетия для многих, особенно промышленных районов, характерно выпадение кислых и даже сильнокислых дождевых осадков с рН 4–4,5, содержащих серную и частично азотную кислоты. Это также способствует выносу кальция и подкислению почв.

Реакция почвы играет важную роль в агрономической практике, поскольку многие сельскохозяйственные культуры предъявляют вполне определенные требования к этому параметру и довольно чутко реагируют на его изменение (табл. )

Таблица

Значения рН оптимальные для развития сельскохозяйственных культур.

Зерновые и бобовые	Интервал рН	Корнеплоды и овощные	Интервал рН	Травы и технические культуры	Интервал рН
Горох	6,5–7,0	Брюква	4,8–5,5	Вика	6,0–7,0
Гречиха	4,7–7,5	Капуста кочанная	6,0–7,0	Ежа сборная	6,0–8,0
Кукуруза	6,0–7,5	Капуста цветная	5,5–6,6	Клевер	6,0–7,0
Овес	5,0–7,5	Картофель	4,5–6,3	Конопля	6,7–7,4
Просо	5,5–7,5	Лук	6,4–7,5	Лен	5,5–6,5
Пшеница озимая	6,3–7,5	Морковь	5,6–7,0	Люпин	4,6–6,0
Пшеница яровая	6,0–7,3	Огурцы	6,4–7,5	Люцерна	7,2–8,0
Подсолнечник	6,0–6,8	Редис	5,0–7,3	Лисохвост	5,3–6,0
Рожь	5,0–7,7	Салат	6,0–7,0	Райграс	6,8–7,5
Соя	6,5–7,5	Сахарная свекла	7,0–7,5	Полевица	6,0-7,0
Фасоль	6,4–7,1	Сельдерей	6,0–7,0	Тимофеевка	4,5–7,6
Ячмень	6,0–7,5	Томаты	5,5–6,7	Хлопчатник	6,5–7,3

В кислых почвах создаются неблагоприятные условия для роста и развития большинства сельскохозяйственных культур, что ведет к снижению их урожайности. Негативное влияние повышенной кислотности на растения обусловлено различными причинами.

Кислые почвы характеризуются недостатком Са²⁺ и отчасти Mg²⁺, элементов, необходимых для нормального развития растений. В тоже время содержание Al³⁺, Mn²⁺, Н⁺ часто достигает токсичных для сельскохозяйственных культур концентраций. Особенно велика негативная роль алюминия. Повышенное количество подвижного алюминия в почве приводит к нарушению у растений обмена веществ и отрицательно влияет на формирование генеративных органов.

Токсичное действие алюминия сказывается в первую очередь на корневой системе растений. Накопление в корнях алюминия препятствует поглощению и передвижению в растении кальция и фосфора. Корни, испытывающие воздействие токсичных концентраций алюминия, утолщаются и укорачиваются, их рост замедляется, появляются отмершие участки. При содержании подвижного алюминия на уровне 8–10 мг/100 г почвы урожай таких культур как кукуруза, ячмень, яровая пшеница, лен–долгунец может погибнуть полностью. Близкие эффекты при низких значениях рН оказывает на растения и марганец.

Кислая среда угнетающе действует на аммонификацию, нитрификацию и фиксацию азота из воздуха, ухудшая азотный режим почвы, поскольку оптимум рН для развития микрофлоры, определяющей эти процессы, находится в пределах 6,5–8,0.

В кислых почвах складывается неблагоприятный фосфатный режим, что обусловлено связыванием фосфора соединениями железа и алюминия, в результате чего он переходит в труднодоступное для растений состояние.

При подкислении почв существенно возрастает растворимость и подвижность бора, меди, цинка, кобальта и других микроэлементов. Избыточное количество их подвижных форм оказывает токсичное действие на растения. В тоже время высокая кислотность снижает доступность растениям такого важного микроэлемента как молибден.

В кислой среде ухудшаются условия гумусообразования, что ведет к преимущественному накоплению фульвокислот и низкомолекулярных органических соединений, менее ценных с агрономической точки зрения, чем гуминовые кислоты. Кислые почвы характеризуются неудовлетворительными физическими свойствами. Они часто переуплотнены, плохо оструктурены, склонны к коркообразованию, что неблагоприятно отражается на их водно–воздушном режиме.

Эффективное использование сильнокислых и кислых почв возможно только после проведения химической мелиорации. Широко распространенным приемом повышения их плодородия служит известкование, устраняющее избыточную кислотность и способствующее насыщению ППК кальцием. При внесении в почву извести (СаСО₃) она реагирует с углекислотой почвенного раствора и переходит в гидрокарбонат кальция, который взаимодействует с почвой:

+ 2Сa(HCO₃)₂  + H₂O + 4CO₂ + Al(OH)₃

Как видно из уравнения реакции, в зависимости от того, какой из катионов Н⁺ или Al³⁺ в большей степени определяет кислотность почвы, существенно различаются и конечные продукты взаимодействия извести с почвой.

В случае доминирования Н⁺ преимущественно образуется угольная кислота:

+ СaCO₃  + H₂CO₃

Угольная кислота нестойкое соединение и быстро распадается:

Н₂СО₃  H₂O + CO₂

поставляя в приземный слой воздуха СО₂, необходимый для фотосинтеза.

В случае доминирования Al³⁺ основным продуктом реакции является гидролиз алюминия:

+ 3СaCO₃ + 2H₂O  + 2Al(OH)₃ + 3CO₂

Образующийся в результате реакции аморфный осадок Al(OH)₃ имеет двойственное значение. С одной стороны он будет способствовать формированию структурных агрегатов за счет склеивания индивидуальных механических элементов и микроагрегатов в структурные отдельности, что имеет положительное значение. С другой – свежеосажденный Al(OH)₃ может оказывать на растения отрицательное влияние, поскольку из аморфного осадка алюминий будет поступать в растение при прямом контакте гидроксида с корневой системой. Кроме того, аморфный Al(OH)₃ активно связывает фосфат–ионы за счет осадочной сорбции и переводит их в труднодоступное состояние.