9.2. Мелиорация кислых почв
Территориально кислые почвы в крае распространены широко. Большая их часть сосредоточена в Ачинской лесостепной зоне – 46% от общей площади кислых почв края. В Центральной пригородной и Канской лесостепной зонах их площади практически равны (16,2 и 16,3%). Несколько больше их в Северной подтаежной зоне – 18,5%. Незначительная доля – всего лишь 3% приходится на Южную лесостепную зону (Танделов, 1997).
Следует заметить, что в отличие от своих европейских аналогов кислые почвы Красноярского края менее оподзолены, что объясняется в основном карбонатностью почвообразующих пород. Характерной особенностью этих почв является низкая оструктуренность. Они быстро распыляются, образуют корку. У них слабая водопроницаемость. Вследствие этого во время снеготаяния и в периоды интенсивного выпадения осадков развивается водная эрозия.
Основной особенностью кислых почв является недостаток ионов кальция и избыток ионов водорода в пахотном горизонте, что обусловливает их крайне неблагоприятные агрохимические свойства. Прежде всего, кальций – важный элемент питания растений и его недостаток вызывает их кальциевое голодание: растения плохо развивается и плодоносит, не переносит перезимовки. Понижение реакции почвенного раствора отрицательно влияет на усвоение растениями азота, фосфора, калия и других элементов.
Высокая концентрация ионов водорода затрудняет рост и развитие корневой системы растений, резко снижается, а иногда полностью прекращается усвоения кальция, затормаживается поступление фосфора, поскольку частично изменяет состав протоплазмы корневых клеток. В кислой среде в растениях нарушаются процессы обмена с накоплением промежуточных соединений (нитритов, простых углеводов, органических кислот) вместо завершенных (белков, жиров, крахмала). Растения теряют морозо- и жаростойкость, устойчивость к засухе, к болезням и вредителям, задерживается прохождение отдельных фаз роста и развития.
В почвах с повышенной кислотностью подавляется жизнедеятельность полезных микроорганизмов, почти не развивается аммонифицирующая и нитрифицирующая микрофлора, что тормозит образование нитратов и фиксацию атмосферного азота. В результате нарушается азотное питание растений. В то же время отдельные формы грибов (пеницилиум, фузариум, триходерма), которые выделяют вещества, ядовитые для растений, в кислых почвах развиваются, что создает неблагоприятные условия для жизни и развития растений.
Повышенная кислотность уменьшает растворимость соединений ряда микроэлементов, необходимых растениям (молибден, бор, цинк и медь). Поэтому, растения, культивируемые на почвах элювиального ряда, существенно уступают по содержанию белковых соединений, чем культуры, выращиваемые на почвах черноземного типа. Напротив, в кислой среде повышается растворимость и, следовательно, содержание подвижных форм алюминия, марганца, токсичных для растений.
Кислые почвы отличаются и неблагоприятными физическими свойствами. При недостатке кальция и магния, которые образуют нерастворимые гуматы, гумусовые вещества плохо удерживаются в почве, отчего не только уменьшается запас питательных элементов, но и ухудшается структура почвы. Почвы элювиального ряда обладают, как правило, тонко – пылеватым гранулометрическим составом и бесструктурны, бедны коллоидными частицами и гумусом, что сопровождается нарушением благоприятного водно-воздушного режима.
Определение нуждаемости почв в известковании и расчет дозы извести
Установление потребности почвы в известковании и определение необходимых доз известковых материалов основываются на изучении почвенной кислотности.
1. Важным показателем необходимости известкования является наличие и величина обменной кислотности. Обменная кислотность своим происхождением обязана совместному наличию в почвах ионов водорода и алюминия, которые находятся в поглощенном состоянии, и представляет собой небольшую, но наиболее опасную часть почвенной кислотности. Она наблюдается в почвах, в которых процесс выщелачивания оснований осуществляется весьма интенсивно и почва нуждается во внесении извести.
Таким образом, общее представление об обменной кислотности можно получить, определяя рН солевой вытяжки. Установлено, что
при рН KCl <4,5 почва сильно нуждается в известковании,
при рН KCl от 4,5 до 5,5 средняя нуждаемость,
при рН KCl > 5,5 известкование становится ненужным.
Степень кислотности почвы – важный, но не единственный показатель, характеризующий потребность почв в известковании.
2. Наиболее надежно необходимость известкования диагностируется по величине степени насыщенности основаниями (V, %):
V, % = S×100/S+HГ,
где S – сумма поглощенных оснований, мг-экв на 100 г почвы; HГ - величина гидролитической кислотности, мг-экв на 100 г почвы. Потребность почв в известковании в зависимости от их насыщенности основаниями, установленная эмпирически, выражается следующей шкалой (Возбуцкая, 1968).
Почвы, у которых V < 50%, сильно нуждаются в извести,
от 50 до 70% - в средней степени нуждаются во внесении извести,
V > 80% - не нуждаются в известковании.
Растения, подвергаясь постоянному и длительному воздействию специфических условий, характерных для тех или иных почвенных провинций, отражают эти условия в своих биологических свойствах и особенностях. В процессе естественного и искусственного отбора в различных эколого-географических районах земледелия постепенно формировались так называемые эколого-географические типы растений, для которых одним из существенных являлось различное и специфическое отношение к реакции почвенного раствора. «Оптимальный интервал pH» носит неопределенный характер в связи со сложностью взаимоотношений в системе почва – растения. Поэтому значение pH почв само по себе не может быть диагностическим признаком химической мелиорации кислых почв. Культурные растения генетически приспособлены к определенным условиям произрастания. По отношению к реакции среды они могут быть сгруппированы следующим образом.
К первой группе относят культуры, характеризующиеся очень высокой чувствительностью к кислой реакции среды почв. Они хорошо растут только при нейтральной или слабощелочной реакции и характеризуются высокой отзывчивостью на их известкование – это люцерна, эспарцет, клевер, сахарная и столовая свекла.
Во вторую группу входят культуры, отличающиеся умеренной чувствительностью к кислотности почв (произрастают при слабокислой или нейтральной реакции) и хорошо отзываются на известкование – яровая пшеница, кукуруза, соя, фасоль, горох, подсолнечник, лук.
К третьей группе относят растения, удовлетворительно растущие в широком интервале рН - слабочувствительные к кислотности почв (рожь, овес, просо, гречиха, тимофеевка). Они положительно реагируют на применение высоких доз извести.
Четвертую группу составляют культуры:
а) не переносящие избытка кальция в почве – лен;
б) удовлетворительно переносящие кислотность почв и не нуждающиеся в их известковании – картофель.
По отношению к реакции среды почв различаются не только виды растений, но и разные сорта одного и того же вида. Наивысшей отзывчивостью на известкование отличаются сорта, выведенные на почвах, имеющих нейтральную и щелочную среду.
Агроэкологические условия растений, произрастающих на кислых почвах, во многом определяются в них отдельными «кислотоопределяющими» элементами.
Расчет дозы извести
При проведении известкования очень важно установить оптимальную дозу извести в соответствии с особенностями почвы и возделываемых растений. Расчет дозы извести, необходимой для нейтрализации почвы, зависит от величины гидролитической кислотности, выраженной в мг-экв. на 100 г почвы. Дозу извести вычисляют по формуле: CaCO3 = HГ × 0,05× D×ГП, где
HГ – величина гидролитической кислотности, мг-экв /100 г почвы;
0,05 – количество извести в граммах, соответствующее 1 мг-экв почвенной кислотности;
h – высота мелиорируемого слоя, см;
d – плотность сложения мелиорируемого слоя.
Устанавливая дозу извести, учитывают гранулометрический состав почвы, биологические особенности растений и степень нуждаемости почвы в известковании. При сильной нуждаемости применяется полная расчетная доза извести, при средней -1/2 или ¾, при слабой - 1/3 или 1/4 дозы. При выборе места извести в севообороте, учитывается отношение культур к мелиорации.
Основное известковое удобрение – известняк CaCO3 – практически нерастворимо в воде, однако под влиянием содержащейся в почвенном растворе углекислоты карбонат кальция постепенно превращается в растворимый бикарбонат кальция:
CaCO3 + H2O + CO2 = Ca (HCO3)2.
Бикарбонат кальция диссоциирует на ионы Ca2+ и 2 HCO3- и частично подвергается гидролизу:
Ca (HCO3)2 + H2O = Ca (OH)2 +2H2O + 2CO2;
Ca (OH)2= Ca2+ + 2 OH-.
В почвенном растворе, содержащем бикарбонат кальция, повышается концентрация ионов Ca2+ и OH- . Катионы кальция вытесняют ионы водорода из почвенного поглощающего комплекса, и кислотность нейтрализуется:
ППК]H+ + Ca2+ + 2 HCO3- → ППК] Ca2+ + 2H2O +2CO2;
ППК]3H++ Ca2+ + 2ОН- → ППК]H+Ca2+ + 2 H2O.
Химические мелиоранты – удобрения длительного действия. При многократных механических обработках почвы они тщательно перемешиваются со всей массой пахотного слоя. Полная доза извести оказывает положительное действие на урожай полевых культур на средне- и тяжелосуглинистых почвах в течение 15-20 лет, а на почвах легкого гранулометрического состава 8-10 лет. Главное условие – необходимо, чтобы максимальный сдвиг показателя pH в сторону щелочного интервала по времени совпал с размещением на известкованном поле культуры, наиболее отзывчивой на это мероприятие. И наоборот, культуры, на которые известкование оказывает отрицательное действие, должны размещаться на этом поле в момент затухания действия мелиоранта.
Известковые удобрения
Известковые удобрения подразделяются на твердые (требующие размола), мягкие или рыхлые (не требующие размола) и отходы промышленности.
Твердые известковые породы содержат разное количество CaCO3 и MgCO3, различаются по количеству нерастворимого остатка (глина и песок). По содержанию CaO и MgO эти породы делятся на следующие группы: известняки содержат 55-56% CaO и до 0,9% MgO; известняки доломитизированные – 42-55% CaO и 0,9-9% MgO; доломиты – 32-30% CaO и 18-20% MgO.
Известняки и мел – осадочные породы преимущественно морского происхождения. Известняки состоят в основном из минерала кальцита, но чаще они доломитизированы и, кроме CaCO3, содержат MgCO3. Присутствие MgCO3 повышает прочность и твердость известковых пород и уменьшает их растворимость. Твердые известковые породы являются исходным материалом для производства промышленных известковых удобрений – известняковой и доломитовой муки, жженой и гашеной извести.
Известняковая или доломитовая мука получается при размоле и дроблении известняков и доломитов на заводах. Известняковая мука состоит из CaCO3 и небольшого количества MgCO3; в пересчете на CaCO3 содержит 85-100%.
Доломитизированную муку следует применять на почвах легкого гранулометрического состава, особенно при возделывании в севооборотах культур, чувствительных к недостатку магния, - картофеля, льна, бобовых. Быстрота взаимодействия с почвой и эффективность молотого известняка и доломита в сильной степени зависит от тонины помола. Частицы известняка и доломита крупнее 1мм плохо растворяются и очень слабо уменьшают кислотность почвы. Чем тоньше размол известняка и доломита, тем лучше она перемешивается с почвой, скорее и полнее растворяется, быстрее действует и тем выше ее эффективность.
Жженая и гашеная известь. При обжиге твердых известняков карбонаты кальция и магния теряют углекислоту и превращаются в окись кальция или окись магния, получается жженая (комовая) известь. При взаимодействии ее с водой образуется гидроокись кальция или магния, то есть так называемая гашеная известь «пушенка» - тонкий рассыпающийся порошок. Гасить жженую известь можно непосредственно в поле, присыпая влажной землей.
Гашеная известь получается как отход на известковых заводах и при производстве хлорной извести. Пушенка - наиболее быстродействующее известковое удобрение, особенно ценное для глинистых почв.
Мягкие известковые породы - вторичные пресноводные известковые отложения. К ним относят известковые туфы, мергели, природная доломитовая мука. Залежи их обычно более мелкие, но они расположены часто вблизи полей, что делает их применение экономически целесообразным, они не требует размола, а только высушивания и просеивания.
Известковые туфы называют еще ключевой известью, так как они встречаются главным образом в местах выхода ключей в притеррасных поймах; содержат от 80 до 90% CaCO3.
Мергели содержат в основном CaCO3 , иногда вместе с примесью глины. Поэтому содержание здесь колеблется от 25 до 50 %. Мергели могут быть рыхлые и плотные, требующие измельчения.
Доломитовая мука - естественная рыхлая порода, состоящая из MgCO3 и CaCO3, с общим содержанием в перерасчете на CaCO3 95-108%. Не требует размола. Залежи встречаются редко. Хорошее известковое удобрение для почв легкого гранулометрического состава, бедных магнием.
Известковые отходы промышленности. К ним относятся: сланцевая зола, дефекат, белитовая мука.
Сланцевая зола. Получается при сжигании горючих сланцев на промышленных предприятиях и электростанциях. Состоит из силикатов, окисей и карбонатов кальция и магния с общим содержанием в пересчете на CaCO3 – 65- 80%. Кроме того, содержит небольшое количество калия и серы. По действию близка к известняковой муке. Сланцевая зола пригодна для большинства полевых культур, в том числе для бобовых, картофеля, льна.
Дефекат – отход свеклосахарного производства. Содержит CaCO3 с примесью Ca (OH)2 с общим содержанием в пересчете на CaCO3 до 70%. Хорошее известковое удобрение для применения вблизи сахарных заводов. Кроме извести, дефекат содержит 0,3-0,5 % азота, 1-2% фосфора, 0,6-0,9% калия, до 15% органического вещества.
Белитовая мука – отход алюминиевой промышленности, имеет следующий химический состав: CaO – 45-50%, Na2O+ K2O- 2,05, SiO3 - 30, Fe2O3 – 2,9, MnO -0,04, Al2O3 - 3,4% , а также небольшое количество фосфора, серы и некоторых микроэлементов.
- Практикум по агропочвоведению Учебное пособие
- Красноярск 2013
- Раздел 1. Свойства и оценка почв ………………………………….. 6
- Раздел 2. Система применения удобрений ……………………… 132
- Введение
- Раздел 1. Свойства и оценка почв История развития науки
- Основные этапы развития науки:
- Периоды:
- Теории происхождения почвы:
- Основные понятия о почве и почвоведении
- Функции почв
- Свойства почв ← факторы почвообразования
- Свойства почв ← процессы ← факторы почвообразования Почвенные процессы
- 1. Гранулометрический состав почв
- Основные теоретические положения
- Содержание работы:
- Индивидуальные задания к разделу Вариант 1
- Вариант 2
- Вариант 3
- Вариант 4
- Вариант 5
- Вариант 6
- Вариант 7
- Вариант 8
- Вариант 9
- Вариант 10
- Вариант 11
- Вариант 12
- Вариант 13
- Вариант 14
- Вариант 15
- Вариант 16
- Вариант 17
- Вариант 18
- Вариант 19
- Вариант 20
- Задачи и упражнения
- 2. Морфологические признаки почв
- Основные теоретические положения
- Выделяют пять показателей плотности:
- Показатели пористости:
- Показатели трещиноватости:
- Химические новообразования:
- 6. Глей – образуется в условиях повышенного увлажнения, диагностируется по окраске: ржавая, охристая, сизая, зеленовато-голубоватая. Биологические новообразования:
- Содержание работы
- 3. Основы классификации почв. Буквенные индексы горизонтов. Строение почвенного профиля
- Основные теоретические положения Ключевые принципы классификации почв
- Термины по госТу:
- Буквенные индексы горизонтов и их свойства
- Содержание работы
- 4. Органическое вещество почв
- Основные теоретические положения Функции органического вещества. Значение
- Основные функции:
- Источники органического вещества и гумуса
- Химический состав органических остатков
- Структура органического вещества. Состав и свойства гумуса
- Процессы превращения органических остатков в почве
- Факторы минерализации
- Гумусное состояние почв и приемы его регулирования
- Мероприятия по регулированию гумусного состояния почв
- Содержание работы По данной теме студенты знакомятся с теоретическим блоком и готовятся к семинарскому занятию по следующим вопросам. Вопросы к семинару по теме "Органическое вещество почв"
- 5. Почвенные коллоиды и поглотительная способность почв. Реакция почвенной среды. Кислотность и щелочность.
- Основные теоретические положения Понятие поглотительной способности, ее значение
- Значение поглотительной способности
- Происхождение, состав и свойства почвенных коллоидов Происхождение почвенных коллоидов
- Состав почвенных коллоидов
- Свойства почвенных коллоидов
- Строение коллоидной мицеллы. Физико-химическая поглотительная способность (обменная). Закономерности поглощения Строение коллоидов
- Виды поглотительной способности почв
- Состав обменных катионов и анионов в различных почвах и их влияние на свойства почв
- Основные обменные катионы в почве:
- Основные обменные анионы в почве:
- Примерный состав обменных катионов в почвах:
- Показатели, оценивающие поглотительную способность почв
- Контрольные вопросы
- Содержание работы
- 6. Общие физические и водно-физические свойства почв
- Основные теоретические положения Агрофизика. Структура почвы
- Структура почвы
- 1. Плотность сложения (плотность почвы)
- 2. Плотность твердой фазы
- 3. Пористость почвы
- Вода в почве. Водные свойства, гидрологические константы и режимы
- Водные свойства почв
- Почвенные гидрологические константы
- Категории, формы и виды почвенной влаги
- Типы водного режима
- Регулирование водного режима
- Содержание работы
- 7. Характеристика почв земледельческой части Красноярского края
- Основные теоретические положения Природно-климатические особенности Красноярского региона
- Структура и основные особенности почвенного покрова и почв
- Вопросы к семинару по теме "Почвы Красноярского края"
- 8. Бонитировка почв Основные теоретические положения
- Содержание работы
- Контрольные вопросы:
- Раздел 2. Система применения удобрений Физиологическая роль элементов питания Основные теоретические положения
- 9. Реакция почв и способы ее мелиорации (практическое занятие № 9) Основные теоретические положения
- Различают актуальную и потенциальную кислотность:
- Гидролитическая кислотность - это та часть потенциальной кислотности, которая определяется при взаимодействии с почвой раствора гидролитически щелочной соли сн3сооNa (ацетата натрия) с рН 8,2.
- 9.1 Мелиорация солонцовых почв
- Агротехнические и агробиологические способы улучшения солонцовых почв
- Содержание работы
- Задачи и упражнения
- 9.2. Мелиорация кислых почв
- Содержание работы
- Задачи и упражнения
- 10. Пищевой режим и плодородие почв. (Практическое занятие № 10)
- 10.1 Оценка обеспеченности почв азотом. Потребность сельскохозяйственных культур в азотных удобрениях
- Основные теоретические положения
- Агротехнический метод определения обеспеченности полевых культур азотом
- Основные требования по применению удобрений под овощные культуры:
- Содержание работы
- 10.2 Оценка обеспеченности почв фосфором. Потребность сельскохозяйственных культур в фосфорных удобрениях Основные теоретические положения
- 10.3 Оценка обеспеченности почв калием и определение потребности полевых культур в калии Основные теоретические положения
- Контрольные вопросы
- 11. Рациональное распределение удобрений в севообороте
- Основные теоретические положения Биологические особенности культур в потреблении питательных элементов
- Почвенные факторы эффективности удобрений
- Погодно-климатические условия
- Рациональное распределение удобрений в севообороте с учетом потребности в удобрениях
- Особенности питания полевых культур
- Содержание работы
- Индивидуальные задания к разделу «Рациональное распределение удобрений в севообороте»
- Вопросы к коллоквиуму
- Тестовые задания Тема «Морфологические признаки почв»
- Тема «Строение почвенного профиля»
- Тема «Поглотительная способность почв»
- Тема «Химическая мелиорация почв»
- Тема «Пищевой режим почв»
- Тема «Характеристика минеральных удобрений»
- Тема «Характеристика органических удобрений»
- Тема «Система применения удобрений»
- Заключение
- Приложения
- Литература