677
.pdfПоглотительная способность почвы оказывает большое влияние на превращение в ней минеральных удобрений, определяет степень подвижности их в почве. На почвах с низкой ѐмкостью поглощения при внесении легкорастворимых удобрений возможно вымывание питательных элементов и излишнее повышение концентрации раствора. Поэтому азотные и калийные удобрения на таких почвах лучше вносить небольшими дозами и незадолго до посева. На почвах с высокой поглотительной способностью вымывания питательных элементов и избыточного повышения концентрации раствора не происходит.
Разные почвы отличаются не только общей ѐмкостью поглощения, но и составом поглощѐнных катионов. В большинстве почв в составе поглощѐнных катионов преобладает Са2+, второе место занимает Mg2+ и в значительно меньших количествах находятся К+ и NH4+. Сумма Са2+ и Mg2+ обычно составляет около 90% общего количества обменнопоглощѐнных катионов. В кислых почвах (подзолистых и красноземах) среди поглощѐнных катионов значительную часть составляют Н+ и А13+, а в солонцовых почвах – Na+. Об- менно-поглощенные почвой катионы Са2+, Mg2+, К+ и NH4+ – важный источник питательных элементов для растений, они сравнительно легко вытесняются в раствор и хорошо усваиваются растениями.
От состава поглощѐнных катионов в значительной степени зависят свойства почвы и условия роста растений. Кальций и магний коагулируют органические и минеральные коллоиды, которые лучше сохраняются и накапливаются в почве. Поэтому преобладание в составе поглощѐнных катионов Са2+, например, в черноземах, способствует увеличению ѐмкости поглощения почвы, поддержанию прочной структуры и обу-
91
словливает еѐ хорошие физические свойства, водный и воздушный режимы. Насыщение почвы натрием (у солонцовых почв) вызывает пептизацию коллоидов, что приводит к их вымыванию и обеднению почвы питательными элементами, к разрушению структурных агрегатов и ухудшению еѐ физических свойств (плотное сложение, вязкость и пр.). Кроме того, при наличии натрия в ППК происходит вытеснение этого элемента в раствор в обмен его на другие катионы с образованием соды. Это обусловливает щелочную реакцию раствора, неблагоприятную для развития растений:
(ППК) NaNa + Са(НСО3)2 ↔ (ППК)Са + 2NaНСО3.
При большом содержании в почвенном поглощающем комплексе ионов водорода и алюминия они могут переходить в раствор, взаимодействуя с катионами водорастворимых солей и подкисляя его:
K
(ППК) HAl + 4КС1 ↔ (ППК) KK + НСl + AlCl3.
K
Сумму кальция и магния в миллимолях на 100 г почвы в почвенно-поглощающем комплексе называют суммой поглощѐнных оснований (S), а долю их, выраженную в процентах от ѐмкости поглощения, называют степенью насыщен-
ности основаниями (V, %):
V, % = (S × 100)/ ЕКО
Например, ЕКО дерново-мелкоподзолистой почвы равна 14 ммоль/100 г почвы, сумма поглощѐнных оснований (S) составляет 10 ммоль/100 г почвы, тогда V будет равна (10 × 100)/ 14 = 71%. Это означает, что кальций и магний составляют 71%, остальное водород и алюминий.
92
Степень насыщенности почв основаниями приходится учитывать при установлении очередности известкования кислых почв. Группировка почв по сумме поглощѐнных оснований и степени насыщенности почв основаниями приведена в таблице 26.
Таблица 26
Группировка почв по сумме поглощѐнных оснований и насыщенности ими, [24]
№ групп |
Содержание |
S, ммоль/100 г почвы |
V, % |
1 |
очень низкое |
<5,0 |
<30,0 |
2 |
низкое |
5,1-10,0 |
30,1-50,0 |
3 |
среднее |
10,1-15,0 |
50,1-70,0 |
4 |
повышенное |
15,1-20,0 |
70,1-90,0 |
5 |
высокое |
20,1-30,0 |
>90,0 |
6 |
очень высокое |
>30,0 |
– |
Для произрастания растений большое значение имеет соотношение кальция и магния. Наиболее благоприятное соотношение складывается тогда, когда в ППК на долю кальция приходится 80-82%, а на долю магния 15-16%; 2-3% – на аммоний и калий, на водород и алюминий – не более 3%.
Буферность почвы
Буферность почвы – это способность почвы сопротивляться изменению реакции почвенного раствора в сторону подкисления или подщелачивания при внесении физиологически кислых или физиологически щелочных материалов (удобрений, осадков, пылевых выпадений и т.п.). Она в почвенном растворе обусловлена содержанием слабых минеральных кислот (Н2СО3), воднорастворимыми органическими веществами и их солями; в твѐрдой фазе, в основном, зависит от количества органического вещества в почве, содержания и состава обменных катионов в почвенном поглощающем комплексе, то есть от ѐмкости поглощения и степени насыщенности почвы основаниями.
93
Чем больше ѐмкость поглощения почвы, тем выше еѐ буферная способность. Богатые гумусом и более тяжелые по гранулометрическому составу глинистые и суглинистые почвы обладают высокой буферностью. Почвы с низкой ѐмкостью поглощения (песчаные и супесчаные) имеют слабую буферность как против подкисления, так и против подщелачивания. Поглощѐнные основания (кальций, магний и др.) оказывают буферное действие против подкисления, а поглощѐнный водород – против подщелачивания реакции почвенного раствора.
(ППК)Ca+2HNO3 ↔ (ППК) HH +Ca(NO3)2
(ППК) HH +Ca(OH)2 ↔ (ППК)Ca+2H2O
В почвах, насыщенных основаниями, свободные кислоты (например, НNО3) нейтрализуются с образованием в растворе нейтральной соли Са(NO3)2 вследствие поглощения почвой ионов Н+ кислоты в обмен на катионы Са2+, которые из поглощенного состояния вытесняются в раствор. В почвах, не насыщенных основаниями, имеющих обменную или гидролитическую кислотность, происходит нейтрализация щелочи Са(ОН)2 в результате поглощения еѐ катионов в обмен на ионы Н+, которые вытесняются в раствор и связывают ионы ОН- с образованием воды. Чем больше гидролитическая кислотность почвы, тем сильнее выражена буферность еѐ против подщелачивания. Почвы с высокой степенью насыщенности основаниями обладают сильной буферностью против подкисления. Внесение органических удобрений и известкование повышают буферность почвы против подкисления. Органическое вещество почвы обладает высокой буферной способностью, как к подкислению так и к подщелачиванию.
94
Агрохимическое обследование и оценка актуального плодородия почв
Агрохимическое обследование почв проводят специализированные подразделения – центры и станции агрохимической службы – в плановом порядке по договорам с сельскохозяйственными производителями (независимо от форм собственности) с целью агрохимической оценки и контроля за изменением плодородия почв, агроэкологической ситуации и для сертификации земель. Результаты обследования используют для определения потребности в удобрениях и других средствах химизации на всех уровнях управления производством, а также для разработки рекомендаций и проектносметной документации по применению удобрений и химических мелиорантов в хозяйствах, по проведению почво- и природоохранных мероприятий.
Агрохимическое обследование осуществляют на всех типах сельскохозяйственных угодий со следующей периодичностью: на госсортоучастках, в экспериментальных хозяйствах опытных станций и на мелиорированных угодьях – через 3 года, в хозяйствах с интенсивным применением удобрений (более 180 кг д. в. на 1 га) – через 4 года, в хозяйствах с меньшим уровнем применения удобрений – через 5-7 лет.
По результатам анализа устанавливают группу (класс) почвы и оформляют агрохимические картограммы и паспорта полей. Группировка по степени кислотности для обозначения групп почв на картограммах приведена в таблице 27.
Таблица 27
Группировка почв по степени кислотности, определяемой в солевой вытяжке (потенциометрически)
№ группы (класса) |
Степень кислотности почв |
pНKCl |
1 |
Очень сильнокислые |
Менее 4,0 |
2 |
Сильнокислые |
4,1-4,5 |
3 |
Среднекислые |
4,6-5,0 |
4 |
Слабокислые |
5,1-5,5 |
5 |
Близкие к нейтральным |
5,6-6,0 |
6 |
Нейтральные |
6,1-7,0 |
|
95 |
|
В таблице 28 приведена группировка почв по обеспеченности подвижными формами фосфора и калия в мг/кг почвы. Обеспеченность почвы питательными элементами, в зависимости от биологических особенностей и потребности в элементах питания для разных сельскохозяйственных культур, трактуется по-разному (табл. 29).
Таблица 28
Группировка почв по обеспеченности подвижными формами фосфора и калия по Кирсанову, мг/кг [24]
№ группы (класса) |
Степень обеспеченности |
Р2О5 |
К2О |
1 |
Очень низкая |
<25 |
<40 |
2 |
Низкая |
25-50 |
40-80 |
3 |
Средняя |
50-100 |
80-120 |
4 |
Повышенная |
100-150 |
120-170 |
5 |
Высокая |
150-250 |
170-250 |
6 |
Очень высокая |
250 |
250 |
Дополнительная группировка по содержанию подвижного фосфора |
|||
|
и обменного калия |
|
|
6 |
Очень высокая |
251-500* |
251-500* |
7 |
Очень высокая |
501-1000 |
501-1000 |
8 |
Очень высокая |
1001-2000 |
1001-2000 |
9 |
Очень высокая |
2001-3000 |
2001-3000 |
10 |
Очень высокая |
3000 |
3000 |
* – при Р2О5 и К2О >250 мг/кг почвы рекомендуется определять степень подвижности.
Средний уровень обеспеченности для зерновых, зернобобовых культур и трав характеризуют показатели третьей группы, для более требовательных пропашных культур (кормовой и сахарной свеклы, картофеля, кукурузы) – четвертой группы, а для культур с еще более высоким выносом питательных элементов (овощные и некоторые технические, чай, виноград) – пятой группы.
Таблица 29
Обеспеченность различных культур питательными элементами в зависимости от группы (класса) почвы
№ |
Зерновые, |
Пропашные |
Овощные |
группы |
зернобобовые, травы |
культуры |
культуры |
|
|
|
|
1 |
Очень низкая |
- |
- |
2 |
Низкая |
Очень низкая |
- |
3 |
Средняя |
Низкая |
Очень низкая |
4 |
Повышенная |
Средняя |
Низкая |
5 |
Высокая |
Повышенная |
Средняя |
6 |
Очень высокая |
Высокая |
Повышенная |
|
|
96 |
|
Данные о содержании подвижных форм питательных элементов позволяют судить о степени обеспеченности ими почвы и потребности в удобрениях, а также корректировать рекомендуемые дозы удобрений под отдельные культуры. При корректировке доз удобрений руководствуются следующим принципом: при большей, чем средняя, обеспеченности почвы питательными элементами рекомендуемую дозу удобрений уменьшают, а при меньшей – повышают. Обычно при разнице в степени обеспеченности на один класс по сравнению со средней обеспеченностью дозы изменяют в 1,25-1,3 раза, а на два класса – в 1,5 раза.
Для прогнозирования потребности в микроудобрениях агрохимические лаборатории проводят анализы почв на содержание подвижных форм микроэлементов и картографирование в соответствии с градациями обеспеченности, разработанными с учетом зональных биогеохимических особенностей. В таблице 30 приведена группировка почв по содержанию подвижных форм микроэлементов в зависимости от требовательности к ним возделываемых сельскохозяйственных культур.
Таблица 30
Группировка почв по обеспеченности микроэлементами с учетом потребности растений [3]
Обеспеченность |
Содержание микроэлементов, мг/кг почвы |
|||||
Мо в водной |
Мо в оксалат- |
Сu в вытяжке |
Zn в вытяжке |
|||
микроэлементами |
||||||
вытяжке |
ной вытяжке |
1n HCl |
1n КСl |
|||
|
|
|||||
|
Первая группа растений (невысокий вынос микроэлементов) |
|||||
Низкая |
|
0,1 |
0,05 |
0,5 |
0,3 |
|
Средняя |
|
0,1-0,3 |
0,05-0.15 |
0,5-1,5 |
0,3-1,5 |
|
Высокая |
|
0, |
0,15 |
1,5 |
1,5 |
|
|
Вторая группа растений (повышенный вынос микроэлементов) |
|||||
Низкая |
|
0,3 |
0,2 |
0,2 |
1,5 |
|
Средняя |
|
0,3-1 |
0,2-0,3 |
2-4 |
1,5-3 |
|
Высокая |
|
0.5 |
0,3 |
4 |
3 |
|
|
Третья группа растений (высокий вынос микроэлементов) |
|||||
Низкая |
|
0,5 |
0,3 |
5 |
3 |
|
Средняя |
|
0,5-1 |
0,3-0,5 |
5-7 |
3-5 |
|
Высокая |
|
1 |
0,5 |
7 |
5 |
|
|
|
|
97 |
|
|
В группу культур невысокого выноса микроэлементов с относительно лучшей способностью их усвоения выделены зерновые хлеба, кукуруза, зернобобовые и картофель. К группе культур повышенного выноса микроэлементов относятся корнеплоды, травы (бобовые, злаковые и травосмеси), овощные и плодовые культуры с высокой и средней усвояющей способностью. Группа высокого выноса микроэлементов включает все перечисленные выше культуры при выращивании на высоком агротехническом фоне (лучшие сорта, обработка почвы и уход за посевами, применение повышенных доз органических и минеральных удобрений, орошение и др.).
При агрохимическом обследовании в почве определяют также содержание подвижных форм тяжелых металлов
(для экстракции используют ацетатный буфер с рН 4,5-4,8) и валовое их количество (извлекаемое 5 М НNО3). Оценку загрязнения проводят путем сопоставления полученных данных с санитарно-гигиеническими нормативами по кратности превышения или установленных с учетом свойств почв ОДК
(табл. 31).
Таблица 31
Предельно допустимые концентрации химических веществ в почвах и допустимые уровни их содержания по показателям вредности
|
ПДК, мг/кг |
Показатели вредности |
|
|||
|
почвы |
транслокационный |
миграционный |
общеса- |
||
Элемент |
с учетом |
(накопление |
|
воздуш- |
||
водный |
нитарный |
|||||
|
фона |
в растениях) |
ный |
|||
|
|
|
||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
|
|
|
подвижные формы |
|
|
||
Cu |
3,0 |
3,5 |
72,0 |
- |
3,0 |
|
Ni |
4,0 |
6,7 |
14,0 |
- |
4,0 |
|
Zn |
23,0 |
23,0 |
200,0 |
- |
37,0 |
|
Co |
5,0 |
25,0 |
>1000 |
- |
5,0 |
|
Cr |
6,0 |
- |
- |
- |
6,0 |
|
Pb |
6,0 |
- |
- |
- |
- |
|
|
|
валовое содержание |
|
|
||
Mn |
1500,0 |
3500,0 |
1500,0 |
- |
1500,0 |
|
V |
150,0 |
170,0 |
350,0 |
- |
150,0 |
|
|
|
98 |
|
|
|
Окончание таблицы 31
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
Mn+V |
1000+100 |
1500+150 |
2000+200 |
- |
1000+100 |
Pb |
30,0 |
35,0 |
260,0 |
- |
30,0 |
As |
2,0 |
2,0 |
15,0 |
- |
10,0 |
Hg |
2,1 |
2,1 |
33,3 |
2,5 |
5,0 |
Pb+Hg |
20,0+1,0 |
20,0+1,0 |
30,0+2,0 |
- |
30,0+2,0 |
Cu |
55 |
- |
- |
- |
- |
Ni |
85 |
- |
- |
- |
- |
Zn |
100 |
- |
- |
- |
- |
Набор контролируемых тяжелых металлов для разных территорий зависит от геохимических особенностей почв, наличия, характера и степени загрязнения. Поэтому сначала выявляют основные загрязнители, наличие точечных источников загрязнения.
На содержание тяжелых металлов и фтора государственные центры и станции агрохимической службы России ежегодно обследуют 10-12 млн. га сельскохозяйственных земель, около 1 млн. га которых классифицируются по результатам обследования как загрязненные.
Вопросы для повторения:
1. Перечислите основные показатели, характеризующие свойства почвы в связи с питанием растений и применением удобрений. 2. Из каких частей состоит почва? Их краткая характеристика. 3. Каково значение минерального состава почвы – источника питательных веществ для растений? 4. Расскажите о роли органического вещества почвы в еѐ плодородии и питании растений. 5. Перечислите виды поглотительной способности. 6. Роль биологической поглотительной способности в питании растений 7. Какие виды поглотительной способности проявляются при внесении аммиачной селитры, известняковой муки, суперфосфата? 8. Чем обусловлена буферная способность почвенного раствора и твѐрдой фазы почвы? 9. Что такое ѐмкость катионного обмена и степень насыщенности почв? Как эти показатели влияют на питание растений? 10. С какой целью проводится агрохимическое обследование? 11. Что такое агрохимические картограммы? 12. Как используются агрохимические картограммы в производстве? 13. Перечислите группировку почв по обеспеченности подвижными формами фосфора и калия.
99
Лекция 2. Химическая мелиорация почв
Понятие, значение химической мелиорации почв.
Виды почвенной кислотности, их значение при применении удобрений.
Отношение различных сельскохозяйственных культур
ккислотности почв и известкованию.
Действие известкования на развитие сельскохозяйственных культур и свойства почвы.
Известковые удобрения.
Установление степени нуждаемости почв в известковании и расчѐт доз извести.
Способы и сроки внесения известковых удобрений в
почву.
Место внесения извести в севооборотах. Особенности известкования в различных севооборотах.
Эффективность известкования почв.
Гипсование солонцовых почв.
Технологические схемы применения мелиорантов.
Понятие, значение химической мелиорации почв
Химическая мелиорация почв – создание оптимальной реакции среды путем проведения известкования и гипсования почв. Она направлена на улучшение агрохимических, агрофизических и биологических свойств почв.
Известкование – внесение в почву кальция и магния в виде карбоната, окиси или гидроокиси для нейтрализации кислотности. По результатам агрохимического обследования на 1 января 2005 года в РФ кислые почвы (рН ≤ 5,5) занимали 34,7 млн. га пашни, или 32,4 % от обследованной пашни
(107,1 млн. га).
На территории Пермского края преобладают дерновоподзолистые и серые лесные почвы.
100