Химическая мелиорация кислых почв это известно
Химическая мелиорация – система мер химического воздействия на почву для улучшения её свойств и повышения урожайности сельскохозяйственных культур. При химической мелиорации из корнеобитаемого слоя почвы удаляются вредные для сельскохозяйственных растений соли, в кислых почвах уменьшается содержание водорода и алюминия, в солонцах — натрия, присутствие которых в почвенном поглощающем комплексе ухудшает химические, физико-химические и биологические свойства почвы и снижает почвенное плодородие.
Способы химической мелиорации:
- Известкование почв (в основном в нечернозёмной зоне) – внесение известковых удобрений для замены в почвенном поглощающем комплексе ионов водорода и алюминия ионами кальция, что устраняет кислотность почвы;
- Гипсование почв (солонцов и солонцовых почв) – внесение гипса, кальций которого заменяет в почве натрий, для снижения щёлочности;
- Кислование почв (с щелочной и нейтральной реакцией) – подкисление почв, предназначенных для выращивания некоторых растений (например, чая) при внесении серы, дисульфата натрия и др.
К химической мелиорации относят также внесение органических и минеральных удобрений в больших дозах, приводящее к коренному улучшению питательного режима мелиорируемых почв, например песчаных.
К химической мелиорации приходится прибегать в тех случаях, когда необходимо быстро изменить их неблагоприятные для растений свойства, повысить плодородие. Для этого в почву вносят химические соединения, улучшающие или изменяющие ее свойства. В сельском хозяйстве наиболее часто применяют известкование кислых почв и гипсование, а иногда кислование щелочных.
Химическую мелиорацию целесообразно применять и для улучшения свойств солонцовых почв. Солонцовые почвы отличаются крайне неблагоприятными для растений свойствами, обусловленными присутствием в почвенном поглощающем комплексе (ППК) этих почв значительных количеств ионов натрия. Именно повышенное содержание в почве ионов натрия вызывает процесс осолонцевания почв, в результате чего образуются солонцы, обладающие плохими водно-физическими свойствами. Эти почвы отличаются высокой вязкостью, липкостью, сильным набуханием во влажном состоянии и способностью к уплотнению при иссушении, а также слабой физиологической доступностью влаги.
Избранная библиография
Монографии и брошюры
Арипов Э.А., Нурыев Б.Н., Аразмурадов М.А. — Химическая мелиорация подвижных песков (1983) 
Костяков А.Н. — Основы мелиораций (1960) 
Источник
Сельское хозяйство | UniversityAgro.ru
Агрономия, земледелие, сельское хозяйство
Home » Агрохимия » Химическая мелиорация почв
Популярные статьи
Химическая мелиорация почв
Химическая мелиорация почв — это регулирование состава катионов почвенного поглощающего комплекса заменой водорода, алюминия, железа, марганца в кислых почвах или натрия, иногда магния в щелочных почвах, на кальций. На кислых почвах проводят известкование, на почвах с щелочной реакцией — гипсование или кислотование.
Исследованиями известкования и его влияния на плодородие почвы и продуктивности сельскохозяйственных культур занимались российские ученые И.А. Стебут, Д.И. Менделеев, А.Н. Энгельгардт, П.А. Костычев, Д.Н. Прянишников, П.С. Коссович, К.К. Гедройц, О.К. Кедров-Зихман и др.
В научную основу теории и практики известкования легло учение о почвенном поглощающем комплексе, разработанную К.К. Гедройцем. Согласно положения учения, многие агрономические свойства почвы зависят от степени насыщенности почвенного поглощающего комплекса кальцием.
Известкование, как прием улучшения свойств почвы, известен давно, однако его применение для повышения урожаев культур стало проводиться только с прошлого столетия. По экономической эффективности и ресурсообеспеченности известкованию нет альтернативы.
Значение известкования
Известкование — прием химической мелиорации, заключающийся во внесении в почву карбоната, оксида или гидроксида кальция и/или магния для нейтрализации избыточной кислотности. Известкование способствует улучшению агрохимических, агрофизических и биологических свойств почвы, повышает обеспеченность растений кальцием и магнием, мобилизует или иммобилизует макро- и микроэлементы, снижает поступление радионуклидов и тяжелых металлов в растения, улучшает почвенные факторы жизни растений.
Почвы с избыточной кислотность характеризуются:
- низким содержанием подвижных форм азота, фосфора, калия, микроэлементов;
- неблагоприятными агрохимическими, агрофизическими свойства;
- повышенным содержанием подвижных форм алюминия и марганца;
- низкой биологической активностью;
- негативным влиянием высокой концентрации ионов водорода H + на физико-химическое состояние протоплазмы, рост корневой системы и обмен веществ растений;
- развитием патогенной микрофлоры, например, грибов пенециллиума, фузариума, трикходерма;
- мобилизацией тяжелых металлов.
Систематическое внесение физиологически кислых удобрений, например, аммиачной селитры, ухудшает агрохимические свойства почвы, что снижает урожай культур.
Таблица. Влияние агрохимических свойств почвы на урожай ячменя (после 18 лет применения аммиачной селитры) 3
| Урожай, ц/га | Сумма поглощенных оснований | Обменная кислотность | Гидролитическая кислотность | Степень насыщенности основаниями, % |
|---|---|---|---|---|
| ммоль на 100 г почвы | ||||
| 25-30 | 12-15 | 0,5 | 3,5 | 86-90 |
| 20-25 | 8-15 | 1 | 3-4 | 60-90 |
| 15-20 | 6-13 | 1,5-2,0 | 3-8 | 50-60 |
| 10-15 | 4-5 | 2,0 | 7-8 | 50 |
| 5-10 | 4-5 | 2,5 | 7-8 | 50 |
| 5 | 4-5 | 3,0 | 9-10 | 40-50 |
| Коэффициент корреляции | +0,81 | -0,89 | -0,65 | +0,85 |
- устранить обменную и уменьшить гидролитическую кислотность;
- улучшить катионный состав ППК;
- активизировать микробиологические процессы;
- усилить все виды азотфиксации;
- повысить содержание нитратов, кальция, магния, подвижного фосфора;
- снизить содержание токсичных форм алюминия и марганца;
- снизить доступность растениям железа, меди, цинка, марганца, тяжелых металлов;
- повысить доступность растениям азота, фосфора, кальция, серы, магния, молибдена, калия;
- повысить качество гумуса;
- улучшить агрофизические свойства почв, водный режим почв;
- повысить эффективность минеральных удобрений;
- улучшить качество продукции;
- благодаря коагуляции кальцием почвенных коллоидов, улучшить структуру, водопрочность, водопроницаемость и аэрированность почв;
- уменьшить возможность образования корки;
- облегчить обработку тяжелосуглинистых и глинистых почв.
Известкование изменяет соотношение кальция и калия в почве в сторону преобладания кальция, при этом ухудшается калийное питание растений, что отрицательно сказывается на развитии калиелюбивых культур, таких как лен, картофель, люпин, травы и кукуруза.
Известкование уменьшает растворимость фосфоритной муки и её эффективность, поэтому исключают непосредственный контакт этих удобрений в почве:
- известь и фосфоритную муку на один и тот же участок вносят в разные сроки под различные культуры (фосфоритную муку раньше, а известь позже);
- послойное внесение этих удобрений — фосфоритную муку под вспашку, известь под культивацию;
- предварительное компостирование фосфоритной муки с навозом или торфом для перевода фосфора в доступные формы.
На полях, произвесткованных половинными дозами известковых удобрений, применение фосфоритной муки эффективно. На почвах, в которых после известкования реакция не превышает pH 5,1-5,2 в солевой вытяжке, можно применять фосфоритную муку.
Суммарная площадь пахотных земель стран СНГ с повышенной кислотностью составляет около 45 млн га (40 млн га 1 ), нуждающихся в известковании — более 60 млн га (55 млн га 2 ). Прежде всего к ним относятся дерново-подзолистые, светло-серые и серые лесные, болотные почвы и краснозёмы.
Снижение кислотности способствует росту урожайности зерновых на 0,25 т/га, капусты — на 3-8 т/га, картофеля — на 3 т/га.
В таблице приведены данные Шильникова (2001) по средним прибавкам урожая сельскохозяйственных культур от внесения извести в почвы с различной кислотностью.
Из зерновых культур на кислых почвах хорошо отзываются на известкование озимая пшеница и ячмень, из зернобобовых — горох и кормовые бобы. Прибавки урожая этих культур при внесении извести более высокие, чем озимой ржи и овса. Клевер под покровную культуру также хорошо отзывается на внесение извести.
По расчетам специалистов ФРГ, увеличение pH сильнокислых почв на единицу в среднем ежегодно может привести к повышению урожаев сельскохозяйственных культур на 5-6 ц/га в пересчете на зерно.
Таблица. Примерные прибавки урожая различных культур в зависимости от дозы внесенной извести, ц/га (Шильников, 2001)
| Культура | Кислотность почвы, рН | Доза извести (CaCO3), т/га | |||
|---|---|---|---|---|---|
| 2-4 | 4-6 | 6-8 | 8 | ||
| Озимая пшеница | 4,5 и ниже | 3,9 | 4,6 | 5,4 | 6,6 |
| 4,6-5,0 | 2,7 | 4,0 | 4,6 | 5,0 | |
| 5,1-5,5 | 1,0 | 1,5 | 2,0 | 2,5 | |
| Ячмень | 4,5 и ниже | 3,6 | 4,0 | 4,5 | 5,1 |
| 4,6-5,0 | 3,0 | 3,6 | 4,1 | 4,4 | |
| 5,1-5,5 | 1,4 | 1,8 | 2,0 | 2,0 | |
| Озимая рожь | 4,5 и ниже | 2,0 | 3,0 | 3,4 | 3,8 |
| 4,6-5,0 | 1,7 | 2,0 | 2,4 | 2,8 | |
| 5,1-5,5 | 0,5 | 1,0 | 1,2 | 1,2 | |
| Овес | 4,5 и ниже | 2,0 | 2,3 | 2,6 | 2,9 |
| 4,6-5,0 | 1,7 | 2,0 | 2,2 | 2,5 | |
| 5,1-5,5 | 0,5 | 1,0 | 1,2 | 1,2 | |
| Кукуруза (на силос) | 4,5 и ниже | 40 | 60 | 70 | 80 |
| 4,6-5,0 | 20 | 30 | 40 | 40 | |
| 5,1-5,5 | 10 | 15 | 20 | 20 | |
| Яровая пшеница | 4,5 и ниже | 2,0 | 2,4 | 2,6 | 2,8 |
| 4,6-5,0 | 1,0 | 1,5 | 2,0 | 2,0 | |
| 5,1-5,5 | 0,5 | 0,8 | 0,8 | 1,0 | |
| Многолетние травы (сено) | 4,5 и ниже | 18 | 25 | 27 | 30 |
| 4,6-5,0 | 12 | 15 | 18 | 20 | |
| 5,1-5,5 | 9 | 12 | 13 | 15 | |
| Однолетние травы (сено) | 4,5 и ниже | 12 | 14 | 16 | 16 |
| 4,6-5,0 | 6 | 8 | 10 | 10 | |
| 5,1-5,5 | 5 | 8 | 8 | 8 | |
| Сахарная свекла | 4,5 и ниже | 35 | 60 | 80 | 110 |
| 4,6-5,0 | 30 | 40 | 60 | 90 | |
| 5,6 и выше* | 40 | 40 | 40 | 50 | |
| Корнеплоды | 4,5 и ниже | 60 | 90 | 120 | 140 |
| 4,6-5,0 | 20 | 40 | 50 | 60 | |
| 5,1-5,5 | 10 | 15 | 15 | 15 | |
| Картофель | 4,5 и ниже | 10 | 14 | 18 | 20 |
| 4,6-5,0 | 13 | 17 | 17 | 10 | |
| 5,1-5,5 | 5 | 5 | 5 | — | |
| Лен (соломка) | 4,6 и ниже | 1,4 | 2,1 | 2,6 | 3,0 |
| 4,6-5,0 | 1,8 | 2,0 | 2,2 | 2,2 | |
| Капуста кочанная | 4,6-5,0 | 40 | 44,0 | 41,0 | 39,0 |
| 5,1-5,5 | — | — | — | — | |
| Томаты | 4,5 и ниже | — | — | 48,0 | 18,0 |
| 4,6-5,0 | — | 22,0 | 12,0 | — | |
| 5,1-5,5 | — | — | — | — | |
| Морковь | 4,5 и ниже | — | 29,0 | — | 34,0 |
| 4,6-5,0 | — | — | — | — | |
| 5,1-5,5 | — | — | — | — | |
| Сеяные луга и пастбища и бобово-злаковые (сено) | 4,5 и ниже | 10 | 15 | 18 | 20 |
| 4,6-5,0 | 6 | 8 | 12 | — | |
| 5,1-5,5 | 4 | — | — | — | |
| Естественные луга (сено) | 4,5 и ниже | 3 | 4 | 4 | — |
| 4,6-5,0 | 2 | 2 | — | — | |
| Соя (зерно) | 4,5 и ниже | — | — | 3,0 | — |
| 4,6-5,0 | 1,7 | — | 1,5 | — | |
* Для черноземных почв
Расходы на известкование окупаются как правило в течение двух лет, а действие извести сохраняет на протяжении длительного времени. Значение известкования кислых почв возрастает с переходом на интенсивные системы земледелия.
При известковании у бобовых увеличивается содержание белка в связи с деятельностью клубеньковых бактерий. Растительная продукция на известкованных почвах содержит на 2-5% белка больше, чем на кислых. Качество продукции возрастает благодаря иммобилизации токсических элементов и радионуклидов.
Известковые удобрения
Известковые удобрения — материалы и смеси веществ, содержащие соединения кальция, иногда магния, используемые для известкования кислых почв и в качестве источника кальция и магния в питании растений.
В качестве известковых удобрений используют:
- известковую и доломитовую муку;
- отходы промышленности (жженую и гашеную известь, сланцевую золу, дефекат, шлаки, белитовую муку и др.);
- местные известковые удобрения (известковые туфы, озерную известь, торфотуфы, мергель, мел).
Научное обоснование известкования
Влияние на рост и развитие растений
Кислая реакция среды отрицательно отражается на росте и развитии растений. Высокая концентрация ионов водорода ухудшает физико-химическое состояние протоплазмы клеток корневой системы, препятствует её росту, нарушает проницаемость корневых мембран и обмен веществ в корнях, ухудшая тем самым условия питания растения.
Гибель озимых зерновых культур и многолетних трав при перезимовке под покровом снега в Нечернозёмной зоне связана не с воздействием низких температур, а с кислой реакцией среды и повышенным содержанием подвижных форм алюминия. Например, при перезимовке в одинаковых температурных условиях -12…-14°С (ниже которых температура под снежным покров 15-20 см редко опускается) растения клевера, озимой пшеницы полностью погибали на кислых, неизвесткованных почвах, тогда как на известкованных сохранялись на 70-90% с урожайностью сена 50-80 ц/га и 25-35 ц/га зерна озимой пшеницы.
Оптимальная реакция почвы для большинства возделываемых культур и почвенной биоты является слабокислая и близкая к нейтральной, то есть с рН 6,0-7,5. Для некоторых культур оптимальная реакция может смещаться в более кислую сторону или находится в широком диапазоне рН. Все растения в течение первых 2-3 недели с момента прорастания чувствительны к неблагоприятной реакции среды.
Реакция среды влияние на питательный режим почв и условия питания растений, подвижность макро- и микроэлементов, активность микрофлоры, свойства почвы. Оптимальные значения pH для роста и развития одной и той же культуры могут отличаться в зависимости от типа почвы. На почвах с повышенным содержанием органического вещества и легкого гранулометрического состава оптимальный интервал рН смещается в кислую сторону.
Основные группы сельскохозяйственных культур по отношению к кислотности почв и известкованию
По отношению к кислотности почвы и отзывчивости на внесение извести сельскохозяйственные культуры условно подразделяются на пять групп.
- Культуры первой группы характеризуются наибольшей чувствительностью к реакции среды, оптимальной является слабощелочная среда с рНH2O = 7,0-8,0; рНKCl = 6,8-7,5. К ним относятся: сахарная, кормовая и столовая свекла, капуста белокочанная, горчица, люцерна, эспарцет, рапс, лук, чеснок, сельдерей, шпинат, перец, пастернак, соя, конопля, смородина, хлопчатник. Эти культуры на очень кислых почвах снижают урожайность в 2-3 раза, растения сильно поражаются болезнями. Почвы, предназначенные для возделывания культур первой группы, подлежат известкованию в первую очередь.
- Культуры второй группы характеризуются оптимальной реакцией почвы близкой к нейтральной, с оптимальным значением рН KCl = 6,0-6,5. Понижение кислотности до pH 4,5 приводит к снижению урожайности культур этой группы в 1,5-2 раза, повышает заболеваемость. К культурам второй группы относятся: пшеница, ячмень, кукуруза, клевер, горох, вика, фасоль, нут, чина, чечевица, цветная и кормовая капуста, кольраби, турнепс, брюква, салат, лук-порей, огурец, костер, лисохвост. Хорошо отзываются на известкование.
- Культуры третьей группы переносят умеренно кислую и щелочную почвы, не имеют выраженного оптимального значения реакции среды. На их рост оказывают влияние сопутствующие факторы роста. При благоприятном питательном режиме они могут давать хорошие урожаи в диапазоне рН KCl от 5 до 7,5. Оптимальной принято считать слабокислую среду с рН 5,5-6,0. Растения третьей группы положительно реагируют на известкование сильно- и среднекислых почв. К культурам третьей группы относятся озимая рожь, овес, гречиха, томат, подсолнечник, морковь, тыква, кабачки, петрушка, редька, репа, ревень, топинамбур, тимофеевка.
- Культуры четвертой группы относятся культуры хорошо переносящие умеренно кислую реакцию почвы, оптимальное значение рНKCl = 5,1-5,6. Для льна оптимальные значения находятся в диапазоне рН 5,5-6,0, картофеля и ягодных культур — рН 4,5-6,5. Эти культуры положительно отзываются на известкование при сохранении оптимального соотношения между кальцием, калием, магнием, бором и другими питательными веществами. Избыток кальция вызывает снижение урожайности и качества продукции, у картофеля увеличивается поражаемость паршой, льна — бактериозом. Нейтрализация избыточной кислотности снижает доступность для этих культур бора, меди, цинка, а избыток кальция затрудняет поступление калия и магния. Известкование под культуры четвертой группы эффективно при сильнокислой реакции среды. К культурам этой группы относятся картофель, лён-долгунец, просо, сорго, малина, земляника и крыжовник.
- Культуры пятой группы характеризуются оптимальным значением реакции почвы при рНKCl = 4,5-4,8. Малочувствительны к избыточной кислотности, известкование проводят только на очень сильнокислых почвах с рНKCl
Для большинства сельскохозяйственных культур при прорастании и в начальные фазы роста требуется среда близкая к нейтральной — рНKCl 5,8-6,2 или рНH2O — 6,4-7,0.
Физиологический (биологический) оптимум реакции среды для растений может отличаться от экологического (технологического), который связан с подвижностью элементов питания и условиями развития болезней. Например, для растений картофеля и льна, если почва не заражена болезнями, биологический оптимум составляет рНKCl 6,0-6,2, однако в условиях поражения болезнями (картофель при нейтральной и слабощелочной реакции поражается паршой, вызываемой актиномицетами, лен — фузариозом), в полевых условиях урожайность и качество этих культур выше при рНKCl 5,2-5,6, то есть при экологическом оптимуме. Несовпадение биологического и экологического оптима реакции среды для многих сельскохозяйственных культур обусловливается изменением доступности питательных веществ при изменении pH почвы.
В этой связи следует учитывать изменение доступности макро- и микроэлементов при известковании. Известкование почвы с pH выше 6,6 неэффективно, так как увеличивается вынос и вымывание кальция из почвы и снижается подвижность микроэлементов за исключением молибдена.
Известковые удобрения имеют длительное действие, поэтому учитывают отношение к ней всех (или ведущих) культур севооборота, то есть специализацию севооборота и гранулометрический состав почвы.
Источник