Щелочность почв ее виды расчет доз гипса

Щелочность и гипсование почв

Щелочность также как и кислотность угнетающе действует на растения и микроорганизмы, ухудшает агрофизические свойства почвы. Различают актуальную и потенциальную щелочность.

Актуальная щелочность обусловлена содержанием в почвенном растворе гидролитически щелочных солей (Nа₂СО₃, NаНСО₃, Са(НСО₃)₂ и др.) и определяется значением рН водного раствора.

Потенциальная щелочность определяется содержанием обменного натрия (Nа +) , поскольку он может переходить в почвенный раствор и подщелачивать его. Через содержание обменного натрия определяется степень солонцеватости (Сс) почв. Расчет ведется по формуле:

Сс = Nа + · 100

ЕКО

где: Nа + – содержание обменного натрия, мг·экв./100 г почвы;

ЕКО – емкость катионного обмена, мг·экв./100 г почвы;

100 – коэффициент пересчета в проценты.

Полученные результаты оценивают согласно данных таблицы 17.

Таблица 17 – Градация почв по степени солонцеватости

В гипсовании нуждаются почвы, содержащие более 10% обменного натрия от емкости катионного обмена. Норма гипса рассчитывается по формуле:

СаSО₄, т/га = 0,086 · (Nа + — 0,1·ЕКО) · Н · d_V,

где: 0,086 – эквивалентная масса гипса, г;

Nа + – содержание обменного натрия, мг·экв./100 г почвы;

0,1 – коэффициент отражающий допустимое содержание обменного натрия в почве, в долях от ЕКО;

ЕКО – емкость катионного обмена, мг·экв./100 г;

Н – глубина мелиорируемого слоя, см;

d_V – плотность мелиорируемого слоя почвы, г/см 3 .

Источник

Расчет дозы гипса

В южных регионах широко распространены почвы, содержащие в почвенном поглощающем комплексе обменный натрий (обыкновенные и южные черноземы, каштановые почвы и др.). По мере увеличения доли натрия в составе обменных катионов происходит ухудшение агрономических свойств почв. Наименее благоприятными агрономическими свойствами характеризуются многонатриевые солонцы.

Насыщение ППК ионами натрия сопровождается увеличением щелочности и заряда коллоидов, растворением гумусовых веществ и пептизацией тонкодисперсных частиц. Высокая щелочность неблагоприятна для большинства сельскохозяйственных культур. В условиях щелочной среды нарушается обмен веществ в растениях, снижается растворимость и доступность фосфатов, соединений железа, меди, марганца, бора и цинка. При щелочной реакции в почвенном растворе появляется ряд токсичных для растений веществ, в частности, сода и алюминаты натрия (NaAl(OH)₄). По мере увеличения доли Na + в составе обменных катионов усиливается разрушение почвенной структуры, возрастает распыленность почвы, ее набухание и пластичность, уменьшается пористость, особенно некапиллярная. Существенно снижается скорость фильтрации вплоть до полной водонепроницаемости солонцового горизонта. Во влажном состоянии солонцы и сильносолонцеватые почвы отличаются повышенной вязкостью и липкостью, а в сухом состоянии они очень твердые и плотные. Все это в итоге сопровождается заметным ухудшением водно-воздушного режима солонцовых почв и их технологических свойств.

Эффективным приемом улучшения свойств солонцов и солонцеватых почв является химическая мелиорация. В качестве химического мелиоранта чаще всего используется гипс (СаSO₄ . 2Н₂О). При внесении гипса в почву происходит замещение в почвенном поглощающем комплексе обменного натрия на кальций согласно реакции:

+ CaSO₄ D + Na₂SO₄.

Образующийся в результате реакции сульфат натрия удаляют путем влагонакопительных мероприятий или промывок.

Дозу гипса находят по формуле:

,

где Д – доза гипса, т/га; 0,086 – значение 1 мг-экв гипса; Na – содержание обменного натрия, мг-экв на 100 г почвы; Е – емкость обмена, мг-экв на 100 г почвы; 0,05 – количество обменного натрия (в % от емкости обмена) не оказывающее отрицательного влияния на свойства почвы и оставляемое в ППК; h – мощность мелиорируемого слоя, см; d_V – плотность сложения мелиорируемого слоя, г/см 3 ; DB — содержание CaSO₄ . 2Н₂О в мелиоранте, %.

Пример расчета. Содержание обменного натрия в пахотном слое мощностью 25 см каштановой сильносолонцевотой почвы – 2,8 мг-экв/100 г почвы. Емкость обмена – 20 мг-экв/100 г почвы, плотность почвы – 1,39 г/см 3 . Содержание гипса в мелиоранте – 75 %. Доза гипса необходимая для мелиорации составит:

Контрольные вопросы

1. Что представляет собой ионно-солевой комплекс почв?

2. Какое влияние оказывают водорастворимые соли на культурные растения?

3. Какие показатели определяют при анализе водной вытяжки?

4. Какие методы используют при анализе водной вытяжки?

5. Для каких целей используют данные анализа водной вытяжки?

6. Что представляет собой Катионообменная способность почв?

7. Какие методы используют при изучении катионообменной способности почв?

8. Для каких целей используют данные по катионообменной способности почв?

Литература

1. Аринушкина Е.В. Руководство по химическому анализу почв. – М.: Изд-во МГУ, 1970.

2. Базилевич Н.И.. Панкова Е.И. Учет засоленных почв //Методические рекомендации по мелиорации солонцов и учету засоленных почв. – М.: Изд-во Колос, 1970.

3. Боровский В.М., Соколенко Э.А. Теоретические основы процессов засоления-рассоления почв. – Алма-Ата.: Изд-во Наука, 1981.

4. Мамонтов В.Г. Интерпретация данных водной вытяжки из засоленных почв. – М.: Изд-во МСХА, 2002.

5. Мякина М.Б., Аринушкина Е.В. Методическое пособие для чтения результатов химических анализов почв. – М.: Изд-во МГУ, 1979.

6. Руководство по лабораторным методам исследования ионно-солевого состава нейтральных и щелочных минеральных почв. – М.: Изд-во ВАСХНИЛ, 1990.

7. Теория и практика химического анализа почв (под ред. Воробьевой Л.А.). – М.: Изд-во ГЕОС, 2006.

Источник

Гипсование почв

Гипсование почв — внесение в почву гипса для улучшения ее химических, физических и биологических свойств.

Солонцы и солонцеватые почвы занимают немалые площади. Эти почвы отличаются большой связностью, плохими физико-химическими свойствами. Во влажном состоянии они диспергируют благодаря высокому содержанию натрия, превращаясь в мажущую массу. При обработке таких почв образуются глыбы. В сухом же состоянии обработка таких почв совсем невозможна. Урожаи в этом случае бывают низкие и плохого качества. Для улучшения этих почв нужно изменить реакцию их и состав катионов, что достигается гипсованием.

В зависимости от содержания поглощенного натрия почвы разделяются на:

• несолонцеватые — не больше 3-5% Na от емкости поглощения,
• слабосолонцеватые — 5-10,
• солонцеватые — 10-20,
• солонцы — больше 20.

Солонцы подразделяются на мелкие, или корковые, у которых солонцовый горизонт залегает на глубине не более 7 см, средние — с залеганием на глубине 7-15 см, и глубокостолбчатые — с залеганием солонцового горизонта на глубине более 15 см.

Помимо солонцов встречаются засоленные почвы. По степени засоления (количеству солей и глубине залегания соленосных горизонтов) их подразделяют на: 1) слабосолончаковатые (более 0,25% солей находится на глубине 80-150 см); 2) солончаковатые (более 0,25% солей находится на глубине 30-80 см); 3) солончаковые (соленосный горизонт на глубине 5-30 см); 4) солончаки (в верхнем слое почвы содержится не менее 1% солей). Количество солей в солончаках может быть от 1 до 10% и более.

По составу преобладающих солей солончаки разделяют на сульфатные (главным образом Na₂SO₄), содовые (главным образом Na₂CO₃ и NaНСО₃), хлоридные (NaCl и MgCl₂) и смешанные. Для улучшения солонцовых почв нужно устранить из них углекислые соли натрия, заменить кальцием, а образующийся Na₂SO₄ удалить промыванием. Одним из методов коренного улучшения солонцовых почв является их гипсование, т.е. химическая мелиорация. Этот метод научно обоснован и разработан отечественными учеными.

Применение навоза, компостов и других органических удобрений ускоряет улучшение солонцовых почв под действием гипсования. Гипсованием улучшают солонцовые почвы, содержащие больше 10% натрия от общей емкости поглощения. Слабосолонцеватые почвы хорошо улучшают повышенные дозы навоза, компостов и других органических удобрений, применяемые под глубокую вспашку. Иногда такие почвы, содержащие гипс (2-3%) на глубине 30-45 см, подвергают глубокой вспашке на 35-50 см, чтобы перемещать гипсоносный слой с солонцовым горизонтом. Образующийся при этом Na₂SO₄ (если он будет в избытке) удаляется орошением. Иногда применяют метод планировки (перевозят незасоленную почву на солонцовые участки в течение 3-5 лет из расчета примерно 500 т/га). Но этот метод весьма трудоемкий и не может получить большого распространения.

Эффективность гипсования

При гипсовании почвы происходит следующая химическая реакция: $$\ce,$$ $$(почва)\ce<\beginNa\\Na\end+CaSO4 =(почва)Ca + Na2SO4>$$

Na₂SO₄ — нейтральная соль и в небольших количествах не вредит растениям. Если натрия больше 20% от емкости поглощения, необходимо удаление Na₂SO₄ путем орошения. Вследствие этого устраняется щелочная реакция, улучшаются физико-химические и биологические свойства почвы, облегчается их обработка, улучшается аэрация. Это приводит к усилению микробиологической деятельности и улучшению плодородия почвы.

Средняя эффективность гипсования на черноземе 3-6 ц/га зерна, а в зоне каштановых почв — 2-3 ц/га. Орошение значительно увеличивает эффективность гипсования. Повышению эффективности гипсования способствуют глубокая вспашка, снегозадержание, применение местных и промышленных удобрений. При сочетании гипсования с внесением навоза прибавки урожая от гипса и навоза часто суммируются.

Лучшими формами удобрений на солонцовых почвах являются сульфат аммония и простой суперфосфат.

Изменения, вызванные гипсованием, сохраняются на протяжении многих лет.

Дозы, сроки и способы внесения гипса

Дозу гипса (т/га) можно рассчитать по формуле $$\ce,$$

где Na — содержание Na, ммоль на 100 г почвы; Т — емкость поглощения, ммоль на 100 г почвы; Н_n — глубина пахотного слоя, см; d — объемный вес солонцового горизонта, г/см 3 .

Почвы сухостепной и полупустынной зон обычно имеют высокое содержание поглощенного кальция. С развитием солонцеватости количество поглощенного кальция уменьшается с одновременным увеличением поглощенного натрия и магния. Процесс же рассолонцевания должен сопровождаться не только с замещением кальцием обменного натрия, но и определенной части магния. Коренное преобразование свойств солонцов возможно при следующих условиях: 1) замещение кальцием натрия, если он содержится в количестве свыше 10% от суммы катионов; 2) вытеснение той части поглощенного магния, которая превышает 30% от суммы катионов; 3) насыщение кальцием поглощающего комплекса до 70% от суммы катионов. В основу расчета потребности солонцовых почв в химических мелиорантах положена степень насыщенности почвенного поглощающего комплекса кальцием.

По степени насыщенности кальцием солонцы бывают не насыщенными кальцием, когда в поглощающем комплексе его содержится меньше 70%. Часто такие солонцы преобладают в полупустынной зоне. Солонцы, насыщенные кальцием, содержат его в поглощающем комплексе около 70% от суммы катионов. Доза гипса для мелиорации этих солонцов может быть определена по приведенной выше формуле.

Не насыщенные кальцием солонцы могут быть многонатриевые (типичные) и малонатриевые, когда поглощенный натрий не превышает 10% от всех катионов. Норма гипса для многонатриевых солонцов должна соответствовать сумме замещаемого поглощенного натрия (до уровня 10%) и той части магния, которая превышает 30% от суммы обменных катионов: $$Г = 0,086\ce<(Na - 0,1T) + (Mg - 0,3T) H . d>$$

Для малонатриевых солонцов потребность в химических мелиорантах определяется по содержанию поглощенного магния: $$Г = 0,086\ce<(Mg - 0,3T) H . d>$$

Для солонцовых почв, содержащих соду, необходимо увеличить норму гипса для нейтрализации токсического действия соды на растения. Насыщение почвенного поглощающего комплекса кальцием в сухостепной и полупустынной зонах до 65-70% подавляет диспергирующую роль натрия и магния.

Ориентировочные нормы гипса, т/га:

Большие дозы гипса могут вноситься постепенно в течение 2-3 лет. Гипс можно вносить под яровую пшеницу, пропашные культуры. На корковых солонцах гипс вносят после вспашки и заделывают культивацией. На средних и глубоких столбчатых солонцах при мощности перегнойного горизонта не менее 20 см гипс перед вспашкой заделывают плугом с предплужником. На солонцах с меньшей мощностью перегнойного горизонта гипс вносится в два приема: перед вспашкой и под культивацию после вспашки. Разделение дозы гипса зависит от солонцового горизонта, который выворачивается на поверхность при вспашке.

Удобрения:

• Гипс сыромолотый (CaSO₄ · 2Н₂О содержит 71-73% CaSO₄);
• фосфогипс (СаSO₄·2Н₂О — 70-75% СаSO₄ и 2-3% Р₂О₅) является отходом заводов, производящих двойной суперфосфат и преципитат.

Дополнительные материалы по теме:

Источник

Гипсование солонцов

В нашей стране имеются значительные площади почв с щелочной реакцией. Щелочная реакция этих почв определяется наличием катионов натрия в почвенном поглощающем комплексе и соды в почвенном растворе.

В зависимости от количества поглощенного натрия почвы подразделяются на слабосолонцеватые, содержащие 5-10% Na от общей емкости поглощения, солонцеватые — 10-20% Na и солонцы — более 20% Na.

Солонцы в зависимости от глубины расположения солонцового горизонта делят на корковые — солонцовый горизонт залегает на глубине не более 7 см, среднестолбчатые — на глубине 8—15 см и глубокостолбчатые — на глубине более 15 см.

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 их 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.

Для коренного улучшения солонцов и солонцеватых почв, содержащих более 10% Na от общей емкости поглощения, необходимо проводить гипсование.

При внесении в почву гипса устраняется сода в почвенном растворе, а поглощенный почвой натрий вытесняется и заменяется кальцием с образованием в растворе нейтральной соли — сульфата натрия:

При образовании в растворе небольшого количества Na₂SO₄ он не оказывает вредного действия на растения, но при гипсовании солонцов, содержащих более 20% Na от емкости поглощения, в растворе появляется много сульфата натрия, и его необходимо удалять из почвы промыванием. В результате гипсования устраняется щелочная реакция солонцовых почв, улучшаются физические, физико-химические и биологические свойства почвы, повышается ее плодородие.

Для гипсования могут быть использованы следующие материалы.

Гипс сыромолотый — CaSO₄·2H₂O — тонкоразмолотый серый или белый порошок, содержит 71-73% CaSO₄

Фосфогипс — отход туковых заводов, очень тонкий порошок, содержит 70-75% CaSO₄ и 2-3% P₂O₅

Глиногипс добывается из природных залежей, в естественном виде рыхлый, не требует размола, содержит от 63 до 92% CaSO₄ и от 1 до 19% глины,

Доза гипса в зависимости от количества поглощенного натрия и щелочности почвы может быть от 3 до 10 т на 1 га.

Для расчета дозы гипса можно пользоваться формулой:

где 0,086 — 1 мэкв Са₅О₄·Н₂О, г; Na — содержание поглощенного натрия, мэкв на 100 г почвы; 0,1—10% Na от емкости поглощения (Т), допустимое содержание поглощенного натрия в почве; Н — глубина пахотного слоя, см; d — объемная масса почвы гипсуемого слоя, г/см 3

При орошении доза гипса может быть уменьшена на 25—30%. Полную дозу его можно вносить в несколько приемов в течение 2-3 лет.

На корковых солонцах гипс вносят после вспашки и заделывают культиватором. На глубокостолбчатых солонцах при залегании солонцового горизонта на глубине более 15 см всю дозу гипса рассеивают и заделывают плугом с предплужником. При расположении солонцового горизонта на глубине 7-15 см гипс можно вносить под вспашку или культивацию, а также в два приема — по половинной дозе под каждую из этих обработок почвы.

По данным опытов, гипсование без орошения в Черноземной зоне повышает урожайность зерновых в среднем на 3-6 ц, в зоне каштановых почв — на 2-3 ц на 1 га. При орошении эффективность гипсования выше. Значительно возрастает действие гипса при заделке его под глубокую перепашку с одновременным внесением навоза, компостов, применением зеленого удобрения. При гипсовании возрастает эффективность как органических, так и минеральных удобрений (табл. 1).

Если под солонцовым горизонтом на небольшой глубине залегает слой, богатый СаСО₃ или CaSO₄, то можно проводить глубокую мелиоративную вспашку, при которой этот слой выворачивается и перемешивается с солонцовым слоем. Этот прием называется самогипсованием солонцов. Подле внесения гипса или мелиоративной вспашки на неорошаемых площадях необходимо снегозадержание, а при орошении желателен полив.

Положительное влияние гипсования на плодородие почвы наблюдается в течение 8-10 лет, причем вследствие постепенного взаимодействия гипса с почвой действие его из года в год возрастает.

Гипс вносят не только для химической мелиорации солонцов, но и с целью улучшения питания растений кальцием и серой на других почвах, прежде всего в Нечерноземной зоне.

Гипс, содержащий кальций и серу, как удобрение применяют прежде всего под бобовые травы — клевер и люцерну, которые потребляют этих элементов значительно больше, чем другие культуры. Вносят ею на травах поверхностно, под другие культуры — в почву в дозе 3-4 ц на 1 га. Положительное действие гипса на рост, развитие и урожайность растений на кислых почвах обусловлено не только улучшением питания кальцием и серой, но и повышением устойчивости растений к кислотности при увеличении коицешрации кальция в почвенном растворе, улучшением доступности калия. Прибавки урожая клеверного сена от внесения гипса на дер ново-подзол истых почвах составляют 7-10 ц, на серых лесных почвах и выщелоченных черноземах до 6-7 ц на 1 га.

Источник