конспект лекций 2011

Агрохімія. Конспект лекцій.

розчині (чорноземи, сіроземи), хімічне зв'язування фосфору відбувається в результаті утворення слабо розчинних фосфатів кальцію.

6.5.Фізико-хімічна, або обмінна, поглинальна здатність має особливо ва-

жливе значення при взаємодії добрив із ґрунтом. Фізико-хімічне поглинання − це здатність дрібно дисперсних (від 0,2 до 0,001 мкм) колоїдних часток ґрунту поглинати з розчину різні катіони. Поглинання одних катіонів супроводжується витисненням у розчин еквівалентної кількості інших, раніше зв'язаних твердою фазою ґрунту.

6.6.У залежності від концентрації розчину, його обсягу і природи катіонів, які обмінюються, між катіонами розчину і катіонами ґрунтового поглинаючого комплексу встановлюється деяка рухлива рівновага. При зміні складу ґрунтового розчину ця рівновага зміщається, у результаті одні катіони переходять з розчину в поглинений стан, а інші − з поглиненого стану в ґрунтовий розчин.

6.7.Різні катіони мають неоднакову здатність до поглинання. Чим більше заряд (валентність) катіона і його атомна маса, тим сильніше він поглинається і важче витісняється з поглиненого стану іншими катіонами. Виключення з цього правила складають іони Н+ , що мають найменшу атомну масу, але мають високу енергію поглинання і здатністю витісняти інші катіони з ГПК.

6.8.Різні ґрунти містять неоднакову кількість здатних до обміну поглинених катіонів. Загальний вміст у ґрунті всіх обмінно-поглинених катіонів називається ємністю поглинання. Вона виражається в міліграм-еквівалентах на 100 грам ґрунту. Величина ємності поглинання характеризує поглинальну здатність ґрунтів. Вона залежить від механічного і мінералогічного складу ґрунту і вмісту в ньому органічної речовини. Ґрунти з малою кількістю колоїдної фракції (піщані і супіщані) мають невисоку ємність поглинання. Чим більше в ґрунті мінеральних і органічних колоїдних часток, тим вище її поглинальна здатність.

Углинистих і суглинних ґрунтів ємність поглинання більше, ніж у піщаних і

супіщаних. Більш багаті органічною речовиною чорноземні ґрунти відрізня-

Агрохімія. Конспект лекцій.

ються значно більш високою ємністю поглинання (30-60 мг.-∙екв на 100 г), ніж підзолисті ґрунти і сіроземи (10-15 мг.-екв на 100 г).

6.9.Поглинальна здатність ґрунту дуже впливає на перетворення в ньому мінеральних добрив, визначає ступінь їх рухливості у ґрунті. На ґрунтах з малою поглинальною здатністю (піщаних і супіщаних) при внесенні легкорозчинних добрив можливе швидке вимивання поживних речовин і надмірне підвищення концентрації розчину, а тому азотні і калійні добрива на таких ґрунтах краще вносити невеликими дозами і незадовго до посіву. На ґрунтах з високою поглинальною здатністю не відбувається вимивання поживних речовин та не спостерігається надлишкове збільшення концентрації розчину.

6.10.Різні ґрунти відрізняються не тільки за загальною ємністю поглинання, але і за складом поглинених катіонів. У більшості ґрунтів у складі поглинених катіонів переважає Са2+, друге місце займає Mg2+ і в значно менших кількостях знаходяться К+ і NH4+. Сума Са2+і Mg2+ пересічно складає близько 90% від загальної кількості обмінно-поглинених катіонів. У кислих ґрунтах (підзолистих і червоноземах) серед поглинених катіонів значну частку займають Н+ і А13+, а в солонцевих ґрунтах − Na+.

Агрохімія. Конспект лекцій.

ЛЕКЦІЯ 7. МЕЛІОРАЦІЯ КИСЛИХ ГРУНТІВ

7.1.В нашій країні ґрунти з підвищеною кислотністю ґрунтового розчину (рН нижче 5,5) займають великі площі - більше ніж 10 млн. га, у тому числі близько 5 млн. га з них відводиться під ріллю. Більша частина кислих ґрунтів перебуває в зоні дерново-підзолистих та бурих лісових ґрунтів.

7.2.Для кожного виду рослин існує певна, найбільш сприятлива для його росту й розвитку величина реакції ґрунтового середовища. Більшість сільськогосподарських культур і корисних ґрунтових мікроорганізмів краще розвивається при реакції ґрунтового розчину, близькій до нейтральної (рН=6-7).

7.3.Стосовно реакції середовища та реакції на вапнування сільськогосподарські культури можна підрозділити на наступні групи. Не переносять кислої реакції - люцерна, еспарцет, цукровий, столовий і кормовий буряк, коноплі, капуста; чутливі до підвищеної кислотності - пшениця, ячмінь, кукурудза, соняшник, всі бобові культури, за винятком люпинів і середели, огірків, цибулі,

салати; менш чутливі до підвищеної кислотності - жито, овес, просо, гречка,

тимофіївка, редис, морква, томати; мало чутливі – льон, картопля, люпин, середела.

7.4.При підвищеній кислотності ґрунтового розчину для більшості сільськогосподарських культур погіршуються: ріст і розгалуження коріння; функціонування клітин кореня, а тому погіршується використання рослинами води й поживних речовин ґрунту та з добрив; порушується обмін речовин у рослинах, послабляється синтез білків, придушуються процеси перетворення простих вуглеводів (моноцукрів) в інші більш складні органічні сполуки.

7.5.Кислі ґрунти мають несприятливі біологічні, фізичні й хімічні властивості - колоїдна частина кислих ґрунтів бідна кальцієм й іншими основами; внаслідок витиснення кальцію іонами водню із колоїдів гумусового походження підвищуються дисперсність і рухливість гумусу; малий вміст у кислих ґрун-

тах колоїдної фракції приводить до несприятливих фізичних й фізико-хімічних

Агрохімія. Конспект лекцій.

властивостей, поганої структури, низької ємності поглинання та невеликої буферності; діяльність корисних ґрунтових мікроорганізмів, особливо азотфіксу-

ючих і бульбочкових бактерій сильно пригнічена; утворення доступних для ро-

слин форм азоту, фосфору й інших поживних речовин внаслідок ослаблення мінералізації органічної речовини протікає слабко; розвиваються гриби, серед яких багато паразитів та збудників різних хвороб рослин.

7.6.Негативна дія підвищеної кислотності в значній мірі пов'язана зі збі-

льшенням рухливості алюмінію й марганцю в ґрунті які мають шкідливу дію на рослини. До того ж ці катіони зв'язують аніони ортофосфорної кислоти з утворенням нерозчинних і малодоступних рослинам фосфатів полуторних.

7.7.При внесенні вапна нейтралізуються вільні органічні й мінеральні кислоти в ґрунтовому розчині, а також іони водню у ґрунтовому поглинаючому комплексі, тобто усувається актуальна й обмінна кислотність, значно зменшується гідролітична кислотність; підвищується насиченість ґрунту основами; проходить коагуляція ґрунтових колоїдів та поліпшуються фізичні властивості ґрунту - структурність, водопроникність, аерація; знижується вміст у ґрунті рухливих сполук алюмінію -і марганцю, вони переходять у неактивний стан, тому усувається шкідлива дія їх на рослини; підсилюється життєдіяльність мікроорганізмів і мобілізація ними азоту, фосфору та інших поживних речовин; калій важкорозчинних мінералів інтенсивніше переходить у більш рухливі з'єднання; збільшується рухливість у ґрунті й доступність для рослин мікроелементів, зокрема сполук молібдену;

7.8.Потреба ґрунту у вапнуванні з достатньої для практичних цілей точністю може бути визначена по обмінній кислотності (рН сольової витяжки). При значенні рН 4,5 і нижче потреба у вапнуванні сильна, 4,6-5 - середня, 5,1- 5,5 - слабка й при рН більше 5,5 - відсутня. Величина кислотності ґрунту - важливий, але не єдиний показник, що характеризує потребу ґрунтів у вапнуванні. Важливо враховувати також ступінь насиченості ґрунту основами та його гранулометричний склад.

Агрохімія. Конспект лекцій.

7.9.Вапнякові добрива (меліоранти) - вапнякове борошно − основне промислове вапняне добриво; виготовляється шляхом розмелювання та подрібнення вапняків, містить не менш 85% СаСО3, і MgСО3; палене й гашене вапно, пухкі вапняні породи, що не вимагають розмелювання (вапняні туфи, гажа,

мергель, торфотуф, природне доломітове борошно, крейда. Як вапняні добри-

ва можуть використовуватися також різні відходи промисловості: сланцева зо-

ла, доменні й мартенівські шлаки, дефекат.

7.10.Додатковими джерелами, які позитивно впливають на зміну кислотності ґрунту, можуть бути також органічні добрива (вміст кальцію в перерахуванні на СаСО3 становить 0,32 – 0,40%) і фосфоритне борошно (містить близько 22% СаСО3).

7.11.Повна норма вапна може впливати на врожай сільськогосподарських культур протягом двох ротацій 7-8-пільної сівозміни, половинна норма - не більше однієї ротації (6-7 років). Ефективність вапнування залежить від рівномірності внесення вапна в ґрунт та ретельності перемішування його з ґрунтом.

7.12.Вапнування є основною умовою ефективного застосування добрив

на кислих ґрунтах. Ефективність мінеральних й органічних добрив на вапнованих ґрунтах значно зростає. Позитивна дія спостерігається від спільного внесен-

ня вапна й гною.

Агрохімія. Конспект лекцій.

ЛЕКЦІЯ 8. МЕЛІОРАЦІЯ СОЛОНЦІВ ТА ОСОЛОНЦЬОВАНИХ ҐРУНТІВ

8.1.В ландшафти водорозчинні солі (NaCl, Na2CO3, Na2SO4, CaCl2, CaCO3, CaSO4, MgCl2, MgCO3, MgSO4 та ін.) потрапляють через ґрунтові води та повітря. Для причорноморських та приазовських степів природним джерелом водорозчинних солей є поверхня морів, лиманів та заток. В чорноземні та каштанові ґрунти Приазов’я та Причорномор’я пересічно надходить щорічно 0,1−0,2 т/га, безпосередньо у прибережній зоні (до 10 км) до 3−8 т/га.

8.2.Що стосується підґрунтя, то головним джерелом солей в лесах є мінералізовані ґрунтові води, які були тут в більш вологі епохи. Найбільш яскраво це проявляється в депресивних формах рельєфу – подах, долинах річок, балках тощо.

8.3.Процес нагромадження шкідливих для рослин солей у ґрунтах, має назву засолення ґрунтів. Засоленими вважаються горизонти ґрунту зі вмістом солей більш 0,25 %.

8.4.Привнесення в ґрунт солей може викликати також осолонцювання ґрунтів. Вважається, що солонцюватість ґрунтів Степу України реліктова тому, що колись цей район мав засолені ґрунти і головним чинником солонцюватості був обмінний натрій, кількість якого зараз в процесі розсолонцювання суттєво зменшилась. Вважається також, що певну роль у створенні осолонцьованих ґрунтів відіграє і поглинений магній.

8.5.Солонці − тип засолених ґрунтів, у яких легкорозчинні солі (зокрема, сода) у шкідливі для рослин кількостях перебувають на деякій глибині (20−50 см і глибше), утворюючи дуже щільний стовпчастий солонцевий шар. У нього вмиваються гумусові речовини з верхнього безструктурного, пухкого над солонцевого горизонту. У вологому стані солонці стають липкими, а в сухому – твердими наче камінь. Наявність в ілювіальному шарі обмінного Na+ у кількості

Агрохімія. Конспект лекцій.

більше ніж 5% від суми обмінних катіонів і визначає негативні фізичні властивості солонців.

8.6.Присутність дуже токсичної соди (Nа2СO3 – карбонат натрію та (або) NаНСО3 – бікарбонат натрію) викликає глибоке негативне перетворення всієї ґрунтової маси, як органічної, так і мінеральної складової ґрунту. Реакція ґрунтів стає сильнолужною – РН = 9-11. Така лужність ґрунтового розчину, створює для рослин практично абіотичне середовище.

8.7.Під солонцюватими ґрунтами розуміють ґрунти різних типів (чорноземи, лугові, каштанові тощо), які мають деякі ознаки солонців: лужну реакцію, наявність обмінного натрію в ГВК, глибисту або призмовидну структуру, щільність і злитість ґрунтової маси, елювіально-ілювиальну диференціацію ґрунтового профілю.

8.8.Головним антропогенним джерелом солей в сучасних степових агроландшафтах є поливні води. Для нормального функціонування зрошуваного агроландшафту потрібна вода із сприятливим співвідношенням катіонів (в першу чергу, співвідношенням натрію до кальцію), однак в умовах дефіциту якісних поливних вод в Україні, в практиці зрошуваного землеробства використовуються, головним чином, мінералізовані води, що приводить до вторинного осолонцювання та засолення.

8.9.Полив такими водами супроводжується інтенсивним вилуговуванням кальцію, а надходження в деяких випадках значної кількості натрію з поливною водою різко змінює співвідношення Nа+/Са+2 в ГВК в несприятливий бік. Це веде до прискорення інтенсивності солонцевого процесу і нагромадження токсичних солей. Зрошення ґрунтів, після кожного циклу зволоження, супроводжується процесами кіркоутворення. Руйнація ґрунтових колоїдів та міграція продуктів цього негативного процесу по профілю ґрунту призводить до його ущільнення та зменшення шпаруватості.

Агрохімія. Конспект лекцій.

8.10.Для попередження та ліквідації негативних наслідків зрошення застосовуються різні меліоративні заходи, одним із яких може бути хімічна меліорація, що є, в свою чергу ще одним джерелом солей. Традиційним меліорантом для поліпшення властивостей осолонцьованих та солонців є гіпс (СaSO4·2H2О). Завдяки гіпсу з’являється можливість витиснення натрію з ГВК.

8.11.На коркових солонцях гіпс вносять зразу після оранки й заробляють

вґрунт культивацією. На середньому й глибокому стовпчастому солонцях при потужності гумусового шару не менш 20 см гіпс перед оранкою зашпаровують плугом з передплужником. На солонцях з меншою потужністю гумусового горизонту гіпс вноситься у два прийоми: перед оранкою й під культивацію після оранки. Доза гіпсу залежно від кількості поглиненого натрію й лужності ґрунту може бути від 3 до 10 т на 1 га. При зрошенні доза гіпсу може бути зменшена на 25-30%. Повну дозу його можна вносити в кілька прийомів протягом 2-3 років.

8.12.Однак природний гіпс є в Степу певним дефіцитом, тому доцільніше використовувати відходи (шлами) промислового виробництва, які вміщують гіпс, наприклад, фосфогіпс, що є відходом тукової промисловості та вміщує в собі водорозчинний фосфор (до 2%), кальцій, оксиди марганцю тощо. Однак фосфогіпс не є екологічно небезпечним, тому що вміщує в собі сполуки фтору (0.3−6.0 %), радіоактивного стронцію (1.8−2.0 %) та інших металів.

8.13.Урожайність зернових культур після гіпсування збільшується на кілька центнерів. Зрошення значно збільшує ефективність гіпсування. Підвищенню ефективності гіпсування сприяють глибока оранка, снігозатримання, впровадження місцевих і промислових добрив. Зміни, викликані гіпсуванням, зберігаються на протязі багатьох лет.

8.14.На степових і лучно-степових солонцях можлива самомеліорація − глибока оранка з перемішуванням верхніх шарів з гіпсовим та (або) карбонат-

ним. Позитивно впливають на осолонцьований ґрунт трави з потужною кореневою системою, що дають на меліорованих солонцях високий урожай.

Агрохімія. Конспект лекцій.

ЛЕКЦІЯ 9. КЛАСИФІКАЦІЯ ДОБРИВ МІНЕРАЛЬНИХ ДОБРИВ.

9.1.В українському землеробстві застосовуються різноманітний асортимент різних видів та форм добрив. Це й мінеральні добрива, що виробляє хімічна промисловість, в яких поживна речовина перебуває в мінеральній формі (у вигляді аніонів та катіонів солей – NH4-, K+, HPO4-,Cu2+ тощо). Або органічні, коли поживні елементи знаходяться в органічній формі.

9.2.По характеру впливу на ґрунт і ріст рослин добрива діляться на прямі

йнепрямі. Внесення прямих добрив сприяє поліпшенню живленню рослин азотом, фосфорною кислотою, калієм та іншими поживними елементами. До цієї групи відносять азотні, фосфорні, калійні й інші добрива. До непрямих добрив відносять вапно, гіпс й інші добрива, що поліпшують насамперед властивості ґрунтів. Ці добрива інколи називають меліорантами.

9.3.Залежно від місця одержання та походження добрива класифікуються на промислові (азотного, фосфорного, калійного, складні, мікродобрива й ін.), місцеві (гній, торф, зола, різні види компостів, сапропель й ін.) і нетрадиційні (відходи різних галузей промисловості та комунального господарства).

9.4.Добрива можуть бути простими, якщо вони містять один основний поживний елемент, наприклад азот, фосфор або калій, і комплексними, якщо добриво містить два та більше основних поживних речовин.

9.5.Добрива підрозділяються на макро- і мікродобрива. Макродобрива містять макроелементи (N, Р, K, а іноді – Са, Mg, S), тобто ті елементи, які входять до складу рослин і споживаються ними в значних кількостях (від сотих часток до декількох відсотків від ваги сухої маси). Мікродобрива містять мікроелементи, які є в рослинах і споживаються ними в мікро- і ультрамікрокількостях, тобто від тисячних часток відсотка до 10–6 і навіть 10–12 відсотка на суху вагу рослин.

Агрохімія. Конспект лекцій.

9.6. Є фізіологічно кислі добрива, добрива які підкислюють ґрунтовий розчин (аміачні добрива, хлористий калій тощо) та фізіологічна кислотність цих добрив пов'язана з переважним використанням рослинами катіонів (NH+, К+ тощо) зі складу відповідних солей, а супутні аніони (S04-, Сl- та інші) залишаються в ґрунті і поступово накопичуючись, його підкисляють. Фізіологічно лужні добрива, добрива, які підлужують реакцію поживного середовища; фізіологічна лужність цих добрив пов'язана з переважним використанням рослинами аніонів (NO3- тощо) зі складу відповідних солей;супутні катіони (Na+, K+ або Са+2) залишаються в ґрунті та підлужують його.