677

По состоянию на 01.01.2011 г. сильнокислые и среднекислые почвы составляют 49,1%, слабокислые – 28,3%; почв с рН > 5,5 всего 22,6%, практически 77% почв Пермского края – кислые.

Известкование имеет первоочередное значение среди всех мероприятий по сохранению и повышению почвенного плодородия кислых почв и должно предшествовать использованию всех агротехнических мероприятий. Особенно важен этот прием химической мелиорации при применении в земледелии минеральных удобрений и возделывании высокопродуктивных сортов сельскохозяйственных культур, эффективность которых при использовании на кислых почвах снижается на 30-40%.

Гипсование – основной прием химической мелиорации для коренного улучшения солонцов и солонцеватых почв, содержащих более 10% Na от общей ѐмкости поглощения.

Солонцы и солонцеватые почвы характеризуются плохими физическими свойствами: во влажном состоянии набухают и заплывают, а при высыхании твердеют, образуют корку и растрескиваются на глыбы. Обработка таких почв сильно затруднена. Щелочная реакция солонцовых почв вредна для культурных растений. Плотный солонцовый горизонт препятствует проникновению корневой системы вглубь. Урожайность сельскохозяйственных культур на таких почвах крайне низкая.

Мелиоративный фонд солонцовых земель России в сельскохозяйственных угодьях составляет около 28 млн. га, в том числе 12,4 млн. га в пашне. Наибольшие площади (и доли) солонцовых земель пахотных угодий находятся в Волгоградской (40%), Ростовской (24%), Курганской (44%), Челябинской (16%), Новосибирской (40%), Омской (21%) областях и Ставропольском крае (20%).

101

Виды почвенной кислотности, их значение при применении удобрений

Кислотность почв обуславливается наличием ионов водорода в почвенном растворе и ППК. Является важным фактором, влияющим на поступление питательных веществ в растение, как следствие – на рост и развитие его, и на жизнедеятельность полезных микроорганизмов. Различают две формы кислотности: актуальную и потенциальную.

Актуальная кислотность – это кислотность почвенного раствора, данный показатель динамичный и изменяется под воздействием вносимых удобрений. Реакция почвенного раствора определяется концентрацией находящихся в нѐм ионов водорода (Н+) и гидроксила (ОН-). Реакцию (рН) определяют в водной вытяжке потенциометрически.

Кислая реакция почвенного раствора обусловлена присутствием в нѐм органических, угольной и других минеральных кислот. Угольная кислота образуется в результате выделения корнями растений углекислого газа и при минерализации органического вещества почвы, при растворении в воде:

СО2 + Н2О = Н2СО3

Угольная кислота слабая, диссоциирует на ионы водо-

рода (Н+) и НСО3–.

Органические кислоты образуются в результате жизнедеятельности микроорганизмов и выделений корневой системой растений. Азотная кислота может образовываться в результате нитрификации аммония почвы. Дополнительное подкисление почвенного раствора вызывают вносимые физиологически кислые удобрения, такие как сульфат аммония [(NH4)2SO4], хлористый аммоний (NH4Cl), аммонийная селитра (NH4NO3), все калийные удобрения. Эту форму кислотности называют активной, она присутствует во всех почвах, является самой низкой и самой вредной.

102

Потенциальная кислотность или скрытая обусловлена наличием ионов водорода и алюминия в ППК, возникает в результате обменных реакций при взаимодействии ППК и солями почвенного раствора. Потенциальная кислотность подразделяется на обменную и гидролитическую.

Обменная кислотность обусловлена наличием ионов водорода и алюминия в диффузном слое мицелл коллоидов поглощающего комплекса почв. Определяют обменную кислотность в фильтрате после обработки почвы 1 н раствором хлористого калия с рН 5,8-6,0 (то есть нейтральной солью) при соотношении почва: вытеснитель 1:5. В результате вытеснения ионов водорода происходит подкисление почвенного раствора за счѐт НСl:

ППК)Н + КСl = ППК)К + НСl

Кроме водорода, раствором нейтральной соли вытесняется и алюминий:

В растворе хлористый алюминий гидролизуется, образуя соляную кислоту по уравнению:

АlСl3 + 3Н2О = ↓Аl(ОН)3 + 3НСl

Образовавшаяся соляная кислота за счѐт водорода и алюминия суммарно определяется потенциометрически в единицах рН или объѐмным методом в миллимолях на 100 г почвы. В состав обменной кислотности входит и актуальная кислотность. Наибольшую обменную кислотность имеют дерново-подзолистые тяжелосуглинистые почвы (до 4 ммоль/100 г) и практически не имеют еѐ дерновокарбонатные почвы.

103

Чем выше оподзоленность почв, тем выше кислотность, обусловленная поглощенным алюминием. Подкисляя почву, алюминий может также оказывать непосредственное влияние на рост и развитие растений. Наличие подвижного алюминия

впочве является естественным природным экологическим фактором снижения урожайности некоторых весьма важных сельскохозяйственных культур. При содержании 2-3 мг в 100 г почвы он становится ядом для растений. Большие исследования в этом направлении проведены в 60-70 годы двадцатого столетия академиком Н.С. Авдониным.

Обменная кислотность является подвижной и изменяется при применении минеральных удобрений.

Почвы Пермского края имеют рН от 4,0 (подзолистые) до 6,8 (дерново-карбонатные); почв со щелочной реакцией среды нет.

Гидролитическая кислотность. При обработке почвы раствором нейтральной соли, то есть 1 н КСl вытеснить полностью ионы водорода не удаѐтся. Если вместо нейтральной соли взять раствор гидролитически щелочной соли, в частности, уксуснокислый натрий (СН3СООNа) с рН 8,2, то в раствор вытеснится из ППК почвы значительно больше водорода, чем при использовании 1 н КСl. Щелочная реакция уксуснокислого натрия получается при его диссоциации в воде,

врезультате образуется слабая уксусная кислота (СН3СООН) и сильная щелочь NаОН:

СН3СООNа+Н2О→СН3СООН+NаОН→СН3СООН+Nа++ОН– Щелочная реакция такого раствора служит причиной

активного его действия на водород и алюминий ППК:

ППК)Н +Nа++ОН– + СН3СООН → ППК)Na + Н2О + СН3СООН Таким образом, водород более полно вытесняется из ППК. Этот вид кислотности называется гидролитической.

104

Гидролитическая кислотность включает менее подвижный водород, который труднее обменивается на катионы почвенного раствора. Гидролитическая кислотность включает в себя собственно гидролитическую, обменную и актуальную, являясь суммарной величиной кислотности. Собственно гидролитическая кислотность менее подвижна, но является источником образования обменной и актуальной кислотности. Поэтому при расчете доз известьсодержащих удобрений необходимо первоначально решать вопрос о том, какую форму кислотности собираемся снизить.

Отношение различных сельскохозяйственных культур к кислотности почв и известкованию

Отношение растений к реакции почвы и известкова-

нию. Для каждого вида растений существует определѐнный наиболее благоприятный для роста и развития интервал реакции среды. Большинству сельскохозяйственных культур и полезных почвенных микроорганизмов требуется реакция, близкая к нейтральной.

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

1.Не переносят кислой реакции: люцерна, эспарцет, пшеница озимая, райграс, сахарная, столовая и кормовая свѐкла, конопля, капуста белокочанная, клевер красный, горчица, рапс, лук, чеснок, сельдерей, перец, пастернак, смородина: для них оптимум рН лежит в узком интервале – от 7 до 7,5. Они сильно отзываются на известкование даже слабокислых почв.

2.Чувствительны к повышенной кислотности: пшеница, ячмень, кукуруза, подсолнечник, горох, вика, пелюшка, кле-

105

вер розовый, лисохвост, костер, овсяница луговая, мятлик, капуста кормовая, кольраби, капуста цветная, брюква, турнепс, огурец, лук-порей, салат, дыня, яблоня, слива, вишня, земляника. Они предпочитают нейтральную реакцию (рН 6- 7) и хорошо отзываются на известкование не только сильно-

исреднекислых, но и слабокислых почв.

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

4.Предпочитают слабокислую реакцию и нуждаются в известковании только на средне- и сильнокислых почвах лѐн и картофель. Картофель малочувствителен к реакции в диапазоне рН 4,5-6,5, а для льна лучше слабокислая реакция (рН

5,5-6,5). Высокие дозы СаСО3, особенно при ограниченных дозах минеральных удобрений, отрицательно влияют на качество урожая этих культур. Картофель сильно поражается паршой, при этом снижается содержание крахмала в клубнях, а лѐн болеет бактериозом, что приводит к снижению выхода и ухудшению качества волокна. Отрицательное влияние известкования кислых почв полными дозами на картофель и лѐн объясняется не столько нейтрализацией кислотности, сколько уменьшением доступности растениям бора. Кроме того, при избыточной концентрации ионов кальция в почвенном растворе затрудняется поступление в растение других катионов, в частности, магния и калия.

106

В севооборотах с большим удельным весом картофеля и льна при использовании высоких доз удобрений, особенно калийных, известкование можно проводить полными дозами. При этом лучше вносить известковые удобрения, содержащие магний, а также применять борные удобрения. В этом случае отрицательного действия известкования на лѐн и картофель не наблюдается, и в то же время повышается урожай других культур севооборота, чувствительных к кислотности.

5. Предпочитают кислую реакцию и чувствительны к избытку водорастворимого кальция в почве люпин, щавель, сераделла и чайный куст. При известковании повышенными дозами эти культуры снижают урожай. При возделывании люпина и сераделлы на зелѐное удобрение известь рекомендуют вносить не перед посевом, а при запашке этих культур в почву.

Особенно чувствительны растения к повышенной кислотности почвы в первый период роста, сразу после прорастания. В опытах Н.С. Авдонина (1965) с ячменѐм была отмечена следующая закономерность (табл. 32).

Таким образом, на большинство сельскохозяйственных культур повышенная кислотность почвы действует отрицательно, и они хорошо отзываются на известкование.

107

Действие известкования на развитие сельскохозяйственных культур

и свойства почвы

Повышенная кислотность почвенного раствора отрицательно влияет на растение: ухудшаются рост и ветвление корней, проницаемость клеток корня (поэтому ухудшается использование растениями воды и питательных веществ почвы и удобрений), нарушается обмен веществ в растениях.

Помимо непосредственно отрицательного влияния, повышенная кислотность почвы оказывает на растение многостороннее косвенное действие. Кислые почвы имеют неблагоприятные биологические, физические и химические свойства. Коллоидная часть их бедна кальцием, магнием и другими основаниями, а насыщение водородом минеральных коллоидных частиц приводит к постепенному их разрушению.

Соединения кальция с пектиновыми веществами участвуют в формировании клеточных стенок и склеивают между собой отдельные клетки. Катионы кальция играют важную роль в стабилизации структуры мембран, оказывают влияние на поступление других ионов в клетку. Катионы кальция принимают участие в создании необходимого ионного равновесия, определяющего благоприятное физико-химическое состояние протоплазмы. Кальций активирует ряд ферментных систем клетки, играет важную роль в передвижении углеводов, оказывает влияние на превращение азотсодержащих веществ

Магний необходим для фотосинтеза: входит в состав хлорофилла и стабилизирует структуру хлоропластов, выполняет структурообразующую роль, входит в состав мембран и клеточных стенок. Он участвует в создании необходимого ионного равновесия в цитоплазме, активирует деятельность большого числа ферментов (около 300), катализи-

108

рующих различные биохимические реакции. Играет важную роль в обмене азота и фосфора и участвует в передвижении фосфора в растениях. Участвует в процессах обмена углеводов, ускоряет отток подвижных углеводов в репродуктивные органы и синтез крахмала. Он регулирует направленность окислительно-восстановительных процессов, способствуя накоплению восстановленных соединений – жиров, эфирных масел и так далее.

Отрицательное влияние повышенной кислотности в значительной степени связано с увеличением подвижности алюминия и марганца в почве, повышением содержания их в почвенном растворе, что неблагоприятно для растений.

Особенно очень чувствительны к повышенному количеству подвижного алюминия клевер, люцерна, озимая пшеница и рожь (при перезимовке), свѐкла, лук, чеснок, салат, шпинат; чувствительные – пшеница, лѐн, горох, гречиха, ячмень; средне чувствительные – просо, томат, люпин, редис, морковь, картофель, кукуруза. Эти культуры страдают при содержании его в почве свыше 2-3 мг/100 г (табл. 33).

Таблица 33

Группировка культур по чувствительности к содержанию подвижного алюминия [1]

Повышенную концентрацию подвижного марганца переносят без вреда овѐс, тимофеевка, овсяница; чувствительные – яровая пшеница, ячмень, горох, вика, клевер, карто-

109

фель, кукуруза, рапс, турнепс, брюква, морковь, белокочанная; очень чувствительные – озимые зерновые (пшеница и рожь), люцерна, лѐн, сахарная, кормовая и столовая свѐкла

(табл. 34).

Таблица 34

Группировка культур по чувствительности к содержанию подвижного марганца, (Рекомендаций ВИУА, 1992)

При высоком содержании подвижного алюминия, марганца и железа в кислых почвах усиливается связывание усвояемых форм фосфора с образованием нерастворимых и малодоступных растениям фосфатов полуторооксидов, ухудшается питание растений фосфором.

Вкислых почвах уменьшается подвижность молибдена,

иего может не хватить для нормального роста растений, особенно бобовых. В отличие от молибдена для целого ряда других элементов, относящихся к тяжелым металлам (свинец, кадмий, цинк, медь, никель, хром), характерно увеличение подвижности в почве при подкислении. В кислых почвах опасность аккумуляции этих тяжелых металлов в растениях и получаемой продукции возрастает.

Вкислых почвах сильно подавлена деятельность полезных почвенных микроорганизмов, особенно азотфиксирующих свободноживущих и клубеньковых бактерий, для развития которых наиболее благоприятна нейтральная реакция.

110