Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Почвенно-агрохимические основы адаптивно-ландшафтной организации систем земледелия ВКЗП. Учебное пособие
.pdf
Локальные особенности почвенно-климатических условий
дерново-подзолистой почвы меняют устойчивость культурных растений к реакции почвенной среды. Кроме
того, для каждой культуры характерны толерантные и
оптимальные интервалы значений рН.
Культуры, отнесенные к ацидофильным, могут
произрастать в широком интервале рН, однако прибыльные урожаи обеспечиваются лишь при оптимальных значениях реакции среды. К этому надо добавить
установленную в последнее время различную толерантность отдельных сортов к кислотности.
Устранение повышенной кислотности и подвиж
ного алюминия. Основные способы устранения отри-
цательного действия повышенной кислотности и подвижного алюминия на растения и почвенные условия
можно сгруппировать следующим образом.
1. Кардинальный прием — систематическое окультуривание пахотных угодий путем повышения содержания органического вещества, количества способных к
обменным поглощениям коллоидных частичек. Повышение плодородия почв сопровождается оптимизацией
всех свойств, в том числе реакции среды. Хорошо развитая растительность на таких почвах снижает интенсивность вымывания оснований, коллоидов и других
лабильных соединений (за счет уменьшения инфильтрации влаги), ослабляет эрозионные процессы, усиливает биологическое накопление биогенных элементов в
корнеобитаемом слое почвенного профиля.
2. Экологическая и экономическая напряженность
в сельскохозяйственном производстве предполагает
поиск и других нетрадиционных подходов к использованию кислых почв:
n создание или подбор устойчивых или толерантных
к повышенной кислотности, к высокому содержанию подвижного алюминия сортов культурных растений. Растения участвуют в регулировании реакции среды через корневые выделения:
в почве больше катионов, растения преимуще-
ственно выделяют анионы.
71
Глава I
в почве больше анионов, растения преимуществен-
но выделяют катионы;
n использование на кислых почвах минеральных
удобрений на фоне органических;
n освоения альтернативных систем земледелия, ис-
ключающих применение физиологически кислых
удобрений.
Экологическая безопасность и экономическая целесообразность подобных подходов к использованию
кислых почв представляются перспективными и они
получают научное обоснование и практическую проработку во многих странах мира.
3. Временная мера — нейтрализация ионов водорода и алюминия гидролитически щелочной солью
(кальция, магния), что известно под термином «химическая мелиорация» (синоним — известкование), которое традиционно считается основным приемом повышения плодородия кислых почв.
Теория и практика известкования кислых почв
были освещены еще в работах И.А. Стебута [1865]
и получили завершенность в классических трудах
Д.Н. Прянишникова, К.К. Гедройца. Дальнейшее изучение природы почвенной кислотности позволило научно обосновать прием химической мелиорации кислых
почв и конкретизировать практические ее положения применительно к разнообразным почвенно-климатическим
условиям земледельческих провинций [Ярусов, 1928; Ремезов, 1938; Чернов, 1947; Голубев, 1954; Авдонин, 1957;
Кедров-Зихман, 1961; Небольсин, 1985; Юлушев, 1989
и др.].
Известкование снижает вредное действие высокой
кислотности, точнее сопутствующих ей высоких концентраций Al, Fe, Mn, на фоне кальция снижается их
содержание в растениях. Токсичность одинаковых
72
Локальные особенности почвенно-климатических условий
уровней содержания алюминия на почвах с высоким
содержанием гумуса проявлялась в 2,0–2,5 раза слабее, чем на слабогумусированных. Сходное положение
отмечается в отношении ТМ.
Что дает известкование положительного
1. Нейтрализует Н-ионы
2+
2. Са
коагулирует почвенные коллоиды, и, как следствие, образуются структурные агрегаты с последующим улучшением водно-воздушного режима,
повышения водопроницаемости, исключением образования почвенной корки. Почва легче поддается обработке необходимое тяговое усилие снижается на 8–10%. Физическая спелость почвы
наступает на 2–3 дня раньше.
3. Ввиду повышения поглотительной способности
почвы уменьшаются потери элементов питания
через вымывание. Снижается содержание подвижного алюминия, марганца, подвижность ТМ и загрязняющих веществ.
4. Усиливается микробиологическая активность почвы, особенно активность азотофиксирующих микроорганизмов, нитрификаторов. Наоборот, подавляется активность патогенной микрофлоры.
5. Происходит мобилизация запасов фосфора за счет
интенсификации минерализации органического
вещества и перевода фосфатов алюминия, железа
в более подвижные кальцийфосфаты.
6. Повышается доступность растениям целого ряда
микроэлементов (за исключением бора и марганца).
7. Улучшается питание растений кальцием и магнием. В растениях активно синтезируются завершенные биохимические соединения (белки, жиры, углеводы и др.).
73
Глава I
8. Повышается эффективность органических и минеральных удобрений и бактериальных препаратов.
Что дает известкование отрицательного
1. Усиление минерализации органического вещества
почвы, если известкование не сопровождается
применением органических удобрений, может вызвать обеднение почвы. «Известкование обогащает
родителей, но разоряет детей», — говорит голландская пословица.
2. После известкования активизируется почвенный
калий, но может быть нарушено соотношение К : Са
с преобладанием последнего. Поэтому, в некоторых случаях (при низком содержании в почве,
выращивании требовательных к калию культур)
возникает потребность в увеличении доз калийных
удобрений.
3. Возникает необходимость контроля обеспеченности растений некоторыми микроэлементами.
4. После известкования возрастает вымывание оснований и органического углерода, 78–87% которых
представлены фульво- и низкомолекулярными
органическими кислотами, а 13–22 % — веществами, сходными с гуминовыми кислотами. Среднегодовые потери от вымывания кальция, магния и
органических веществ в экспериментах оцениваются в следующих величинах (табл. 1.31).
1.31. Вымывания кальция, магния и органических
веществ, мг/лизиметр (n=3) [Небольсин, Небольсина,
Яковлева, 1998]
Дерново-подзолистая почва Вариант
Ñà Ìg Ñ
Контроль 168 120 76
ÑàÑÎ3 äî ðÍ 5 184 109 87
ÑàÑÎ3 äî ðÍ 7 365 126 199
ÌgÑÎ3 äî ðÍ 5 136 144 96
ÌgÑÎ3 äî ðÍ 7 143 465 425
Какие известковые удобрения предлагает рынок
В распоряжении земледельца имеются в основном
74
два вида известковых удобрений: известняковая мука
îðã
Локальные особенности почвенно-климатических условий
из природных известняков и карбонат кальция химического синтеза (далее ККС. Коммерческие названия — конверсионный мел, отходный мел, садовый мел
и др.) производства некоторых заводов минеральных
удобрений (Кирово-Чепецкий Кировской, АО «Акрон»
Новгородской области).
Растворимость (следовательно, интенсивность действия на свойства почвы) известковых удобрений из
природных известняков определяется размером поверхности частичек мелиоранта и природой (в основном,
твердостью) известняков. В первый период после известкования действие мелиоранта на свойства почвы
и урожайность сельскохозяйственных культур усиливается от крупных фракций мелиоранта к мелким. Соответственно, продолжительность последействия известковых удобрений сокращается по мере уменьшения
тонины помола. Необходимо отметить, что считается
нецелесообразным доводить тонину помола ниже 0,25 мм,
а фракции крупнее 3 мм относят к агрономически
недеятельным.
Карбонат кальция химического синтеза представляет собой тонкий порошок, быстро реагирует с почвой, максимальный сдвиг рН наступает уже в конце
года внесения или на 2-й
применяемой дозы. Его действие затухает на 4–5 год,
чем выше доза, тем продолжительнее последействие.
В таблице 1.32 представлены некоторые физикомеханические свойства, а также содержание основного действующего вещества и сопутствующих элементов, представляющих интерес как элементы питания
(азот, фосфор) или как элементы эндемического эффекта (стабильные барий, стронций, фтор) в ККС и известняковой муке. Для сравнения даны результаты анализа ККС Новгородского АО «Акрон», одного из поставщиков ККС сельскому хозяйству.
Из данных таблицы видно, что ККС отличается
высоким содержанием основного действующего вещества и небольшого количества азота, фосфора. Из апатитового сырья в составе ККС сохраняются определенная часть стабильных бария, стронция и фтора.
Содержание этих элементов в ККС ЗМУ Кировской
области меньше (что объясняется их частичным извле-
год, причем, независимо от
75
чением в процессе производства), чем в продукте Новгородского АО «Акрон».
1.32. Характеристика известковых удобрений
Показатели
Содержание,%: СаСО
Ñà 37,5 35,1 32,5
Sr 0,49
Âà 0,001
F 0,21
N общий 0,60 1,50 0,0
N-NÍ4 0,20 1,00 0,0
Р общий 0,37 0,90 0,0
Отношение Са : Sr 75 20 217
Влажность, % 5,0 6,2 6,0
Влагоемкость, % 40 íå îïð. 26
Масса: удельная, г/см
объемная, г/см3 1,46 íå îïð. 1,64
насыпная, кг/м3 1300 íå îïð. 1600
Примечание. 1 — ККС Кирово-Чепецк, 2 — КСС «Акрон»,
3 — известковая мука.
93,0 87,7 81,3
3
3
2,78 íå îïð. 2,73
Образцы удобрений
1 2 3
1,80
0,07
0,30
íå îïð.
íå îïð.
Тем не менее, присутствие стронция и бария может служить ограничивающим использование ККС в
районах с биологически неблагоприятным отношением, например, кальция и стронция в почвах. Стабильные стронций и барий вызывают тревогу потребителя
из-за возможного загрязнения ими растениеводческой
продукции. Отметим:
n в ККС встречаются стабильные (не искусственные)
изотопы этих элементов, являясь химическими
аналогами кальция, они сопровождают друг друга
во всех реакциях и биологических объектах;
n значительная часть стронция и бария из отходного
мела КЧ ЗМУ извлекается (ср. с показателями мела
Новгородского АО);
n в биологических объектах важно не количество, а
соотношение кальция к стронцию: экологически и
биологически безопасным считается соотношение
как 160 : 1. Как избыток, так и недостаток этих
элементов сопровождается нарушением физиоло-
76
гических, биохимических процессов в растениях и
Глава I
0,02
Локальные особенности почвенно-климатических условий
в организме животных. Исследования показали, что
при использовании ККС КЧ ЗМУ это соотношение
в почвах, в зерне и соломе, в сене не изменяется
и остается в благоприятном интервале.
Свойства известковых удобрений определяют скорость их взаимодействия с почвой, продолжительность
последействия (табл. 1.33).
Таблица 1.33. Изменение величины рН
удобрений и извести. Стационарный опыт, Учхоз
Кировского СХИ, А
Варианты
Контроль 4,44 5,40 5,40
∆
ðÍ
N Ð Ê 4,47 5,13 5,70
∆ ðÍ
Навоз 4,39 4,86
∆ ðÍ
Èñ-
õîä-
íûå
- 0,96 0,96 1,77 1,13 0,94 0,79
- 0,66 1,23 1,30 1,04 0,60 0,43
- 0,47 1,44 1,03 1,28 1,01 0,69
Ôîí — ÈÌ Ôîí — ÊÊÑ
Годы последействия
2 4 5 2 4 5
6,21 5,57
5,77 5,51
5,83 5,42 5,67
под влиянием
сол.
5,38 5,23
5,07 4,90
5,40 5,08
пах
Представленные в таблице данные показывают,
что максимальный сдвиг показателя рН на фоне известняковой муки наблюдается на 5-й год, а при использовании ККС — уже на 2-й год после внесения.
В сочетании с минеральными удобрениями характер
взаимодействия мелиорантов с почвой существенно
не меняется, а при применении навоза наблюдается
усиление степени нейтрализации почвенной кислотности. К концу опыта на фоне ККС наблюдается тенденция к восстановлению кислотных свойств почвы,
усиливающаяся по мере уменьшения дозы мелиоранта, в связи с чем требуется уточнить периодичность
его использования.
Таким образом, рынок известковых удобрений
предоставляет земледельцу выбор материала, позволяющего осуществлять как быстрое смещение реакции
среды в сторону щелочного интервала (с помощью
ККС), так и медленный сдвиг реакции при более продолжительном последействии. Имеются указания о нецелесообразности изменения величины рН
сол.
более
чем на единицу за один прием известкования [Шиль-
77
Глава I
ников, Лебедева, 1983], следовательно, ККС требует
более точной дозировки и выбора объекта его приложения.
Еще не так давно указывалось на отсутствие влияния извести на свойства подпахотных горизонтов
почвенного профиля. Однако исследования многих
авторов показывают существенное влияние извести,
удобрений на свойства не только пахотного слоя, но и
подпахотных горизонтов почвенного профиля. При
длительном последействии извести снижение уровня
кислотности, содержания обменного алюминия отмечается до глубины более одного метра, причем изменения свойств почвы по глубине усиливаются со временем и по мере увеличения доз известковых удобрений.
Степень влияния удобрений на свойства почвенного
профиля, по-видимому, определяется целым рядом
свойств самой почвы. В условиях лизиметрического
опыта с кислой дерново-подзолистой почвой на покровном суглинке изменения кислотности почвы характеризовались следующими показателями (табл.1.34).
Таблица 1.34. Влияние удобрений и химических
мелиорантов (6й год последействия) на показатель рН.
Èñ-
áèíà,
ñì
0...10 4,64 4,48 4,55 4,88 5,10 5,63
...20 4,73 4,72 4,75 4,66 5,40 5,91
...30 4,50 3,97 4,32 4,67 4,77 5,34
...40 4,25 3,76 3,80 4,12 4,11 4,06
...60 4,22 3,70 3,70 3,81 3,97 3,86
õîäíûå
Áåç
расте
íèé
Áåç
NPK
Áåç
Ñà
NÐÊ Ãëó-
ÊÊÑ ÈÌ
Данные таблицы показывают существенное снижение кислотности в слое 0...30 см при внесении известковых удобрений. При этом заметно преимущество
известняковой муки над ККС. При содержании почвы
по типу чистого пара (абсолютный контроль) и возделывании культур без удобрений и извести установлено достоверное подкисление почвы на всю глубину
лизиметров.
В этом же опыте просматриваются различия в
78
изменениях содержания обменного кальция на фоне
Локальные особенности почвенно-климатических условий
этих двух химических мелиорантов. В таблице 1.35
представлены относительные показатели содержания
обменного кальция, где за 100% приняты данные исходной почвы и показатели, когда изменения статистически недостоверные.
Таблица 1.35. Относительные показатели изменения
содержания обменного кальция под влиянием извести
(по Нг) и удобрений.
Лизиметрический опыт, 6й год последействия
Глубина,
ñì
0...10 68 92 83 91
...20 91 89
...30 97 80 78 90
...40 78 88 86
...60 74 74 72
Ñðåä. 80 83 83 98 94
Áåç ðàñ-
тений
Áåç
NPK
Áåç ÊÊÑ ÈÌ
104 105 100
NÐÊ
100
100
116
100
90
80
Таким образом, даже при применении полных доз
мелиорантов отмечается некоторое снижение содержания обменного кальция в слое 0...60 см по отношению к
исходным показателям почвы. При внесении известняковой муки эти изменения не касались верхней половины взятой на исследование толщи почвенного профиля,
а на фоне ККС, наоборот, содержание кальция оставалось на уровне показателей исходной почвы в слое ниже
30 см. По-видимому, это можно объяснить разной степенью дисперсности изучаемых химических мелиорантов.
Интенсивность действия химического мелиоранта
на показатели кислотности зависит от исходных их
величин. Так, сдвиг показателя рН
почвы в сторону
сол.
щелочного интервала через 5 лет последействия дозы
известняковой муки по Нг в зависимости от исходных
величин кислотности характеризовались следующими
данными (табл. 1.36).
Элементный состав известковых удобрений, повидимому определяется геохимическими условиями
образования и глубиной залегания известняков. Известняковая мука за счет примесей (песок, глина — известняки добываются открытым способом) богаче всевозможными элементами (железо, цинк, марганец и др.),
чем ККС (табл.1.37).
79
Глава I
Из представленных данных особый интерес вызывает известняковая мука Сунского ЗИМ, в которой
значительно больше таких ценных элементов питания,
как магний, цинк, никель и кобальт.
Таблица 1.36. Сдвиг показателя рН
последействия известняковой муки. Стационарный
почвы через 5 лет
сол.
опыт в Учхозе Кировского СХИ, А
Среднеарифметические
значения
n
рНсол. концентраци
исход. через
5 ëåò
и Н-ионов в
мг/л х 10
исход. через
∆ рН в сторону
щелочного интервала
при расчетах
–3
5 ëåò
ïî
ðÍ
3 5,17 5,36 7,29 4,47 0,19 0,21
19 4,70 6,11 20,45 1,51 1,41 1,13
12 4,36 5,73 44,59 4,77 1,37 0,97
Примечание. n — число выборок.
Поскольку ККС получается в едином технологическом цикле производства азотно-фосфорных удобрений,
в нем остаются и азот, и фосфор (табл. 1.32). Поэтому
урожайность первых двух культур (без удобрений) на
фоне ККС была несколько выше, чем по фону известняковой муки (табл. 1.38).
1.37. Элементный состав известковых удобрений. Кальций и
магний в % масс., Ca+Mg в мэкв/100 г, остальные в мг/кг
80
Элемент
Ca
Mg
Ca+Mg
K
Sr
Fe
Mn
Zn
Cu
Ni
Cr
Pb
Cd
Co
Be
Известня ковая м ука
Попцов-
ñêèé
карьер
4003,0 1122,0 1339,0 174,0
Жуковс-
êèé ÊÑÌ
29,4 36,4 26,2 37,9
5,8 4,6
1953 2203 2093 2020
164,0 177,0 128,0 63,0
163,0 5,6,0 192,0 9252,0
174,0 486,0 477,0 15,0
15,9 4,8
3,6 14,0 6,6 0,9
4,2 2,7
2,0 3,5 1,4 0,6
2,0 1,8 5,3 2,5
0,1 0,03 0,3 0,1
0,03 0,9
0,4 0,6 0,6 0,6
Сунской
ÇÈÌ
9,4
24,0
5,8
0,9
ÊÊÑ
Кирово-
Чепецк.
ÇÌÓ
1,5
3,4
0,02
0,1
ñ Í
ïî
пах
+
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]