Каковы источники кислотности почвы

Кислотность почвы: тенденции и борьба

Текст: В. Суховеркова, канд. биол. наук, ФГБНУ «Алтайский НИИ сельского хозяйства»

Повышение кислотности грунта — одна из важнейших современных агрохимических проблем. Причинами ее возникновения могут служить различные природные и антропогенные факторы, каждый из которых приводит к серьезным последствиям.

Понятие кислотности почвы относится к реакции почвенной среды, которая может быть как кислой, так и щелочной. Зависит она от концентрации ионов водорода и обозначается как pH. Если этот уровень выше семи, то реакция почвы щелочная, ниже семи — кислая. При этом кислые почвы классифицируются на несколько подвидов в зависимости от показателей уровня pH.

Повышение кислотности земель — основное последствие антропогенных воздействий на почвенный покров агроландшафтов. В последнее время общая площадь кислых почв в России достигла 50 млн га, и это связано с тем, что темпы известкования в стране резко сократились — с 6,5 млн га в 1988 году до 266 тыс. га в 2011 году. Государственная поддержка работ снизилась, а большинство хозяйств не имеет достаточных финансовых ресурсов для их организации. Установлено, что кислые почвы на пахотных угодьях Российской Федерации составляют 32,8 процента.

В Алтайском крае 20,8 процента пашни имеет кислую реакцию почвенной среды. Большая часть приходится на слабокислые — 17,7 процента, меньшая — на средне- и сильнокислые — 4,1 процента. Ежегодно специалисты отмечают прирост подобных почв. Например, если в 1965 году они занимали 8,3 процента всей площади, то в 2007 году — уже 20,8 процента или 1223,2 тыс. га. При этом основными почвами в Алтайском крае являются черноземы, составляющие 72,5 процента, каштановые — 15,5, и серые лесные — 3,8, которые относятся к лучшим землям России. Тенденция подкисления почвенного покрова характерна не только для Алтайского края. Результаты мониторинга, который ведет Государственная агрохимслужба МСХ РФ, свидетельствуют, что большинство регионов страны имеют эту же нерешенную проблему. На кислых почвах ухудшается качество продукции: снижается на 0,5–1 процента содержание сырого протеина в зерне, на 0,5–2,2 — крахмала в клубнях картофеля, на 0,7–1 — сахара в сахарной свекле, на 10–15 процентов уменьшается выход перевариваемого протеина в кормовых культурах.

Некоторые территории РФ — Липецкая, Владимирская, Ярославская, Воронежская области, Республика Татарстан и другие, используя известкование, добились к 2000 году уменьшения площадей кислых почв. В 1990-е годы постановлением Правительства России запрещалось применение удобрений на кислых землях без предварительного известкования. После внесения извести обеспечивалась стабильность агрохимических показателей и структуры пашни в течение нескольких лет. Например, Липецкая область, где на черноземы приходится 92 процента, к 2002 году сумела уменьшить площади кислых почв с 73,7 до 65,2 процента. Средняя доза внесения составляла 6 т/га. Работы были начаты в 1970 году и проводились за счет государственного бюджета. В качестве известковых материалов использовали местные ресурсы известняка, доломита, отходы промышленных предприятий. Однако только с 1994 года стали видны результаты. Средневзвешенное значение pH повысилось с 5,1 до 5,4. Несмотря на резкое снижение количества удобрений и мелиорантов в последние годы, ухудшения агрохимических показателей почвы пока не произошло. В 1990 году, когда вносилось 187 кг минеральных удобрений, 5,6 т/га органических удобрений и 502 кг СаСО3, с одного гектара получали 32,9 ц/га. Позже в связи с сокращением элементов питания упала и продуктивность пашни, опустившись до 12–14 ц/га.

Во Владимирской области с преобладающими дерново-подзолистыми и серыми лесными почвами площадь пахотных земель с сильной кислой реакцией сократилась с 38 процентов в 1965 году до двух процентов в 2000 году, а pH изменился с 4,8 до 5,8 единиц. Для получения такого результата в среднем вносили 5,1 т/га известковых материалов. Опыт известкования в Республике Татарстан показал, что наибольшая окупаемость извести в пересчете на одну тонну мелиоранта отмечается при умеренных дозах — 4–6 т/га. Здесь среднегодовая прибавка от извести была 1,3–1,5 ц/га зерновых единиц. В Воронежской области затраты на выполнение работ окупились за два года, а последействие мелиорантов длилось 5–7 лет.

На кислотность почв могут влиять многие факторы, которые можно разделить на природные и антропогенные. Первые обусловлены естественными причинами. Реакция среды некоторых почв, например серых лесных, изначально кислая. Лесной опад, в том числе хвойный, в период образования этих земель существенно отличался от растительности степей и лугов, где формировались черноземы. Лигнин и смолы, слабо разлагаясь, обеспечивали фульватный состав гумуса и кислую реакцию среды. В почве могут присутствовать свободные органические кислоты типа уксусной, щавелевой, лимонной, образовавшиеся в результате жизнедеятельности микроскопических грибов и бактерий, разложения остатков растительности, корней и насекомых. В некоторых случаях, к примеру, при выветривании горных пород и минералов, образуются сильные минеральные кислоты — соляная, серная. Также кислая реакция почвенной среды возникает там, где климат влажный и часто идут дожди. В этом случае растворимые в воде минеральные вещества вымываются. Почвенный поглощающий комплекс постепенно разрушается, и происходит замена кальция и магния на водород. В зависимости от количества выпадающих осадков эти потери колеблются от 89 до 287 кг/га.

Один из основных антропогенных факторов — регулярное внесение большого количества минеральных удобрений, которые сильно подкисляют земли. Изменяют уровень pH и кислотные осадки: дождь, град, снег, туман. Оксиды серы в нижней тропосфере реагируют с водяными парами и дают серную кислоту. Подкисляются атмосферные осадки, а затем земли, водоемы: pH снижается до 4–5 единиц, в результате чего деградируют биоценозы. Под влиянием таких дождей ухудшаются свойства почв. Если в доиндустриальную эпоху pH дождевых вод составлял примерно 5,6, то сейчас во многих регионах нередко опускается ниже 4,5.

Оказывает существенное влияние на состояние грунта и техногенное воздушное загрязнение. Согласно расчетам ученых, на сушу за год выпадает более 6,3 млрд т веществ, включая твердые и жидкие аэрозоли. В результате происходит значительное подкисление многих почв. Немецкие ученые подсчитали, что нейтрализация ежегодно выпадающих по их стране с осадками кислот требует в среднем до 7 ц/га извести.

Не все растения одинаково реагируют на тот или иной уровень кислотности. Особенно чувствительны к повышенным значениям пшеница, ячмень, кукуруза, горох и сахарная свекла. Оптимальный для них показатель pH — 6–7 единиц. Более устойчивы овес, рожь, картофель. Многие овощные культуры предпочитают нейтральные почвы с рН в 7 единиц.

Несмотря на отрицательное действие кислых почв, большинство растений хорошо растет и развивается при слабокислой реакции среды в 5,5–6,5 единиц, так как в этих условиях увеличивается число доступных полезных элементов питания и не накапливается значительное количество вредных веществ. Однако в кислой среде усиливается растворение малорастворимых солей, при этом возрастает объем доступных форм железа, марганца, кобальта, меди, алюминия. Они накапливаются в земле, что приводит к отравлению растений их высокими концентрациями. При большой концентрации в культурах они препятствуют поступлению других, более полезных элементов, а также способствуют уменьшению содержания доступных форм азота, фосфора, кальция, молибдена и ванадия.

Сельхозпроизводители должны помнить, что каждой разновидности почвы и культуре свойственны свои оптимальные пределы рН. Поэтому у землепользователя должны быть почвенная карта и картограмма кислотности угодий хозяйства, ведь на кислых землях снижение эффективности минеральных удобрений достигает 40 процентов.

Применение физиологически кислых удобрений — аммиачной селитры, хлористого калия, азотнокислого аммония и других — работает в пользу повышения кислотности почв. Также следует учитывать, что щелочные подкормки, к которым относят нитратные удобрения — натриевую и кальциевую селитры, способствуют повышению уровня рН. На черноземах внесение подобных удобрений не изменяет их реакцию, но длительное и систематическое использование высоких доз натриевой селитры может привести к перенасыщению натрием — засолению.

Для изменения кислотности почвы в нашей стране применяют вещества, содержащие известь: известковую и доломитовую муку, гашеную известь, молотый мел, торфяную золу, гажу, сланцевую и древесную золу, цементную пыль. Другим важным и дешевым источником пополнения запасов природных известковых материалов являются отходы промышленности, к которым относятся некоторые виды шлаков, шламов, золы сланцев, бурых углей, отходный мел, известковые доломиты, дефекат и другие. Любые изменения величины pH свидетельствуют о необходимости известкования. Поэтому для получения максимального урожая и высокого качества продукции следует создавать и поддерживать оптимальную реакцию почвенной среды.

Источник

Кислотность почвы на участке, как определить и что делать

Садоводы и огородники придают важное значение кислотности почвы — pH. И это не удивительно, так как кислые почвы с избытком алюминия и марганца для сада и огорода не подходят. А большинство сельскохозяйственных культур требуют почвы с нейтральной или слабокислой реакцией.

В данном обзоре подробно рассмотрены тема кислотности почвы, способы ее определения и мероприятия по улучшению почвы.

Что такое кислотность почвы

Кислотность почвы — это свойство, обусловленное наличием ионов водорода в почвенном растворе и обменных ионов водорода и алюминия в поглощающем комплексе почвы.

При лабораторном исследовании почвы используют несколько показателей:

• Актуальная кислотность (рНН2О — соотношение концентрации Н+ и OH- ионов почвенного раствора, выраженное в виде pH водной или солевой вытяжки).
• Обменная кислотность (присуща грунту, богатому перегноем).
• Потенциальная кислотность (значение твердой части грунта).
• Гидролитическая кислотность (насыщенность земли основаниями).

В почвенном растворе содержится ион водорода H+ и гидрокарбонат-ион HCO3- (соединения H2CO3 при нормальных условиях не существует). Данная углекислота образуется в результате деятельности почвенной биоты и при растворении углекислого газа атмосферы в воде, и оказывает подкисляющее действие на почвенный раствор: Н2O + СO2 = Н+ + НСО3-.

Реакция почвенного раствора зависит от состава поглощенных катионов и содержания карбонатов:

• Высокое содержание натрия в поглощающем комплексе (солонцы, солончаки) приводит к тому, что реакция почвенного раствора определяется наличием карбонатов натрия (рН этих почв 8-8,5).
• При преобладании в поглощающем комплексе катионов кальция или карбонатов кальция и магния (карбонатные почвы, многие черноземы) реакция обуславливается преимущественно бикарбонатом кальция (pH в пределах 7-8).
• Если в почве кроме кальция и магния содержится алюминий и водород (выщелоченные и деградированные черноземы, дерново-подзолистые почвы) реакция почвенного раствора обуславливается одновременным присутствием ионов водорода и гидрокарбонат-ионов кальция, а также растворимых органических кислот и их солей.

Кроме растворенного углекислого газа и органических кислот почвенный раствор могут подкислять соли алюминия: АlСl3 + 3Н2O = Аl(ОН)3 + 3НСl = Аl(ОН)3 + 3Н+ + 3Cl-.

Определение кислотности почвы

Кислотность почвы определяется концентрацией ионов водорода (Н+) и гидроксид-иона (OH-). В чистой воде с нейтральной реакцией, концентрация ионов водорода совпадает с концентрацией гидроксид-иона и равна 1×10 7 моль/л.

Концентрацию ионов водорода выражают через показатель рН = -lg(СH+), где CH+ — концентрация ионов водорода в растворе, моль/дм 3 . В растворе с нейтральной реакцией данная концентрация равна 0,0000001 = 1× 10 -7 моль/дм 3 , или pH = 7. При добавлении к воде кислот значение рН уменьшается, а при добавлении щелочей — увеличивается.

В зависимости от величины рН почвы подразделяют на разные группы:

Визуальный способ определения кислотности почвы

Оценить ориентировочный уровень кислотности на приусадебном участке можно по внешнему виду почвы и произрастанию некоторых видов растений.

Определить кислотность почвы можно также по растущим на ней диким растениям:

Для получения более объективных результатов при данном подходе определения кислотности нужно прежде всего выяснить, каких сорняков из таблицы встречается больше. Единичное произрастание растений-индикаторов может ни как не зависеть от свойств почвы.

Определение кислотности почвы народными способами

Выделим народные, возможно не совсем эффективные, но все же действенные способы определения кислотности почвы:

1. Первый метод предполагает использование соды. Для этого нужно взять образец грунта и смешать его в таре с водой до образования кашеобразной консистенции. В полученную смесь добавляется немного столовой соды. Если на поверхности появятся пузырьки и начнется шипение, значит, почва кислая.
2. Полив на изучаемый грунт уксус проанализируйте реакцию. Если появились пузыри, тихое шипение, небольшое бурление, то грунт щелочной или нейтральный. Если реакции не последует, значит почва кислая.
3. При следующем методе в банку заложите листья вишни или смородины, залейте кипятком и ждите, когда вода остынет до комнатной температуры. Затем опустите в стакан комочек земли. Если вода приобретет красноватый цвет — реакция почвы кислая, если зеленоватый — слабокислая, если синеватый — нейтральная.
4. Если соляная кислота при контакте с изучаемым образцом не дает никаких реакций, значит почва слабокислая или кислая. Шипение и кипение указывает на щелочной грунт.
5. Кислый грунт при взаимодействии с натуральным виноградным соком не даст никакой реакции. При появлении пены, пузырей, изменении цвета жидкости можно утверждать, что почва щелочная или нейтральная.
6. Перемешайте в стакане с заваренным листовым черным чаем немного грунта. Если цвет не меняется, почва щелочная или нейтральная. Если становится светлее — грунт кислый.
7. При следующем способе засыпьте в стакан воды образец грунта и залейте все нашатырным спиртом. Перемешайте и дождитесь, когда земля осядет. Если раствор станет черного или бурого цвета, значит, почва кислая. Если раствор не окрасится, значит почва нейтральная.

Рассмотренные методы могут помочь определить степень кислотности, но они не дают точных данных.

Определение кислотности почвы специальными средствами

Для получения точной степени кислотности почвы рекомендуется использовать лакмусовые тест-полоски или pH-метры.

Лакмусовые полоски обработаны реагентом, меняющим оттенок в зависимости от реакции. При проведении исследования тест-полосками соблюдайте следующую последовательность:

• Возьмите образец почвы с глубины 20-25 см.
• Поместите его в тканевый мешочек или заверните в три слоя марли.
• Опустите образец в емкость с дистиллированной или дождевой водой на 10 минут.
• Тестовую полоску поместите в раствор и извлеките через 1-2 секунды.
• Для получения результата сравните окрасившуюся полоску с цветовой шкалой на упаковке теста.

В продаже также есть множество различных pH-метров (бытовых и профессиональных), имеющих единый принцип работы:

• Для исследования нужно очистить участок земли от камней, листвы и мусора.
• Всадите стержень прибора в грунт минимум на 15 см и уплотнить землю около него.
• Прибор покажет результат.
• Для получения более точных данных рекомендуется повторить процедуру несколько раз.

Все замеры нужно делать на нескольких местах участка. В соответствии с полученными данными можно правильно регулировать кислотность почвы под конкретные растения. Допустим, замерив кислотность в одном месте вы получили некое значение рН. Для посадки одних растений нужна более кислая среда, для чего почву подкислили, и показатель вырос. И если в другой части участка кислотность была изначально выше, то после внесения подкисляющих удобрений растения, произрастающие там ранее погибнут.

Кислотность почвы для растений огородных и комнатных

Для садовых и огородных растений предъявляются различные требования к кислотности почвы.

Таблица кислотности почвы для растений:

Таблица кислотности почвы для огородных растений (детальная):

Таблица кислотности почвы для комнатных цветов:

Удобрения и химические мелиоранты позволяют регулировать реакцию почв и оказывают влияние на:

• Питательный режим почв.
• Рост, развитие и урожайность растений.
• Деятельность микроорганизмов почвы.
• Трансформацию форм питательных элементов удобрений и почвы.
• Агрофизические, агрохимические, физико-химические и биологические свойства почв.

Раскисление почвы

Если на участке кислая почва, то на ней не способны нормально развиваться садовые, ягодные и овощные растения. Раскисление почвы усиливает поступление в растения кальция (Ca), магния (Mg), фосфора (P), молибдена (Mo). Также данное мероприятие снижает содержание железа (Fe), алюминия (Al), марганца (Mn).

Раскисление почвы может производится с использованием извести, доломита, древесной золы, гипса, алебастра, мела, размельченного старого цемента, яичной скорлупы и готовых комплексных препаратов. Рассмотрим подробно каждый метод.

Известкование благоприятно влияет на микрофлору почвы. При этом следует помнить, что извести требуется разное количество для почв разного механического состава и различной кислотности.

Раскисление разных видов почвы с помощью извести:

Известь (гашеная или доломитовая) вносится путем равномерного разбрасывания и вскапывания. Гашеная известь предварительно заливается водой из расчета 1:2 (25 л на 50 кг). Доломитовая мука обязательно нужна мелкая. Для 1 м² слабокислой земли доломита потребуется 350-450 г, для среднекислой – 450-500 г, для сильно кислой – 500-600 г.

Известкование делает почву на некоторое время непригодной для выращивания растений. Поэтому ее рекомендуется вносить с осени, и не вносить одновременно с ней удобрения.

Известь и древесная зола являются сильными щелочами. Входящий в них кальций полностью растворяется в воде. Попадая в почву сразу в большом количестве, кальций резко меняет реакцию почвы рН выше 7, иногда до 8 — 10. При этом находящиеся в почве химические элементы сразу становятся недоступными для растений. Растения голодают и прекращают развиваться. При использовании гипса, алебастра, мела, размельченного цемента, яичной скорлупы этого не происходит. Данные вещества не растворимы в воде и для их растворения в почве требуется кислота. Если почва кислая, происходит растворение гипсующих материалов, которое снижает кислотность почвы, но как только показатель рН достигнет значения 6, наиболее пригодного для большинства растений, химическая реакция раскисления приостанавливается и дальнейшего увеличения рН не
произойдет.

Раскислять почву мелом лучше весной. Мел идеально подходит для грунта с небольшой кислотностью. На 1 м² для слабокислой почвы нужно 100 г мела, для среднекислой – 200 г, для кислой – 300 г.

Зола не только раскисляет, но и разрыхляет почву. Из-за слабо выроженных свойств для обработки участка ее нужно много. Золу обычно вносят весной при перекопке или осенью. На 1 м² грунта потребуется 1 — 1,5 кг золы.

Комплексные препараты для раскисления почвы продаются в магазинах для садоводов. В них содержится магний, кальций, цинк, медь.

Если вместо извести в почву вносить цемент, мел, доломит или молотую яичную скорлупу, то дозу нужно увеличивать в 1,3 раза. Если вносить алебастр, туф, гипс или древесную золу, то дозу нужно увеличивать в 2 раза. Каменноугольную золу (шлак) для раскисления не используют — она практически не содержит кальция.

Как повысить кислотность почвы

Если на участке нейтральная почва, то для выращивания некоторых видов культур можно повысить ее кислотность на 1-1.5 рН. Делается это внесением органических веществ, серы, сульфат железа, лимонной кислоты, щавелевой кислоты, яблочной кислоты, электролита.

Органические вещества (навоз, мох-сфагнум, листовой компост, торф, опилки) лучше использовать в случаях, когда почва на участке рыхлая. Для повышения кислотности 1 м² на 2 рН потребуется 12 кг компоста или 6 кг навоза.

Для тяжелой и плотной почвы лучше использовать серу (1 кг на 20 м²). Рассыпать ее на грунт нужно весной или осенью в безветренную погоду с использованием средств защиты. Сера повышает показатель кислотности только спустя 1 год.

Сульфат железа подходит для увеличения кислотности глинистого грунта. Обработав участок из расчета 1 кг сульфата железа на 15 м² земли, через несколько недель уже будет результат.

Для увеличения кислотности нужно развести на 20 л воды 3-4 ст.л лимонной кислоты. Полученного объема хватит для обработки 2 м² участка. Используя щавелевую кислоту, разведите 10 г с 20 л воды. Также в 10 литрах воды можно размешать 100 г яблочной кислоты (9%), и этого хватит на обработку 1 м² участка.

Для подкисления почвы можно купить готовый электролит или приготовить его из серной кислоты (будьте осторожны — данные вещества могут вызвать серьезные химические ожоги). 1 мл электролита плотностью 1.22 г/см², растворенный в 1 л воды с рН 7, снижает кислотность с 7 рН до 5 рН. И для обработки 1 м² участка потребуется 10 л такого раствора электролита.

Рассмотрев понятие кислотности почвы и способы ее регулирования, теперь вы без труда сможете контролировать ее уровень и получать на своем участке хороший урожай.

Источник