Взаимодействие извести с почвой и ее влияние на питательный режим, свойства почвы и эффективность удобрений

Глава 4. ИЗВЕСТКОВАНИЕ КИСЛЫХ ПОЧВ

Известкование почвы – это химическая мелиорация кислых почв внесением известковых удобрений. Известкование позволяет улучшить агрохимические, агрофизические и биологические свойства почвы, повысить содержание в ней кальция и магния, усилить мобилизацию и иммобилизацию макро- и микроэлементов в почве, создать оптимальные физические, водно-физические, воздушные и другие условия жизни культурных растений.

Большинство сельскохозяйственных культур положительно реагируют на известкование сильно- и среднекислых дерново-подзолистых почв и дают высокие прибавки урожая: озимая пшеница – 3 – 7 ц/га, озимая рожь, яровая пшеница, ячмень – 2 – 5, клеверное сено – 8 – 15, сахарная, кормовая свекла – 40 –100, кукуруза (зеленая масса) – 30 – 70, картофель – 10 – 20 ц/га.

Известкование улучшает также качество растениеводческой продукции. Под влиянием известкования повышается содержание сахаров в корнеплодах, белка и жира в семенах, больше накапливается каротина и аскорбиновой кислоты в травах и корнеплодах. Известкование кислых почв положительно влияет на посевные качества семян. В последующем такие семена дают более высокие урожаи.

Отношение сельскохозяйственных культур к реакции почвы

И известкованию

Для каждого вида растений существует наиболее благоприятный для роста и развития интервал реакции почвенной среды. Большинство культурных растений и почвенных микроорганизмов лучше развиваются при реакции почвенного раствора, близкой к нейтральной (рН_KCl 5,8 – 6,5).

По отношению к кислотности почвы и известкованию сельскохозяйственные культуры подразделяют на пять групп.

Первая группа – культуры, не переносящие кислых почв: люцерна, эспарцет, сахарная, столовая и кормовая свекла, капуста, лук, клевер, чеснок, рейграс, ежа сборная, кострец, смородина. Они хорошо растут только при слабокислой или близко к нейтральной реакции почвенного раствора (рН_KCl 5,8 – 6,5) и очень хорошо отзываются на известкование даже на слабокислых почвах.

Вторая группа – культуры, чувствительные к повышенной кислотности: ячмень, яровая и озимая пшеница, кукуруза, соя, фасоль, горох, вика, кормовые бобы, клевер, огурец, салат, брюква, турнепс, лисохвост, овсяница луговая, мятлик, яблоня, слива, вишня, земляника. Они лучше растут и развиваются при слабокислой реакции (рН_KCl 5,3 – 6,0) и хорошо отзываются на известкование.

Третья группа – менее чувствительные к повышенной кислотности почв культуры: рожь, овес, просо, гречиха, тимофеевка, груша. Наиболее благоприятны для их роста почвы со слабокислой реакцией (рН_KCl 5,5 – 6). Они положительно реагируют на известкование сильно- и среднекислых почв полными дозами.

Четвертая группа – культуры, легко переносящие умеренную кислотность, но плохо нарушение соотношения между кальцием и калием, магнием и бором и требующие известкования только средне- и сильнокислых почв. К этой группе культур относятся: лен, картофель, люпин, морковь, томат, подсолнечник. Оптимальная реакция для них рН_KCl 4,8 – 5,7. Картофель и лен лучше произрастают на почвах с рН_KCl 5,0 – 5,5. Высокие дозы СаСО₃ при недостаточном внесении удобрений, прежде всего калийных, отрицательно влияют на качество продукции этих культур: картофель сильно поражается паршой, снижается содержание крахмала в клубнях, а лен заболевает кальциевым хлорозом, ухудшается качество волокна. Однако при известковании доломитовой мукой, которая содержит кальций и магний, внесении повышенных на 20% доз калийных удобрений, применении борсодержащих удобрений негативного влияния известкования на урожайность и качество этих культур можно избежать.

В пятую группу культур включают щавель, сераделлу, крыжовник, которые хорошопереносят повышенную кислотность и слабо нуждаются в известковании. Оптимальная реакция для них составляет рН_KCl 4,5 – 5,0. Эти культуры чувствительны к избытку водорастворимого кальция в почве, особенно в начале роста, поэтому отрицательно реагируют на высокие дозы извести. Но при внесении небольших доз известковых удобрений, содержащих магний, при хорошей обеспеченности почв калием урожайность их не снижается и даже повышается.

Таким образом, большинство сельскохозяйственных культур отрицательно реагирует на кислотность почвы и положительно отзывается на известкование.

Негативное влияние кислых почв на растения складывается из прямого воздействия повышенной концентрации ионов водорода и многих косвенных факторов. Прямым следствием повышенной кислотности почвенного раствора является ухудшение роста и ветвления корней, уменьшение проницаемости клеток корня. Из-за этого затрудняется использование растениями воды и питательных элементов почвы, нарушается обмен веществ в растениях, ослабляется синтез белков, подавляются процессы превращения простых углеводов (моносахаров) в сложные органические соединения.

Косвенное воздействие повышенной кислотности почвы многосторонне. Коллоидная часть кислых почв бедна кальцием и другими основаниями, а, насыщаясь водородом, минеральные коллоидные частицы постепенно разрушаются. Этим объясняется малое содержание в кислых почвах коллоидной фракции, их неблагоприятные физические и физико-химические свойства, плохая структура, низкая емкость поглощения и слабая буферность.

В кислых почвах подавляется деятельность полезных почвенных микроорганизмов, особенно свободноживущих азотфиксирующих, а также клубеньковых бактерий, для развития которых наиболее благоприятна близкая к нейтральной, нейтральная и слабощелочная реакция (рН_KCl 6,5 – 7,5), а образование доступных для растений форм азота, фосфора и других питательных элементов вследствие снижения минерализации органического вещества протекает слабо. В то же время кислая среда способствует развитию в почве грибов, среди которых много паразитов и возбудителей различных болезней растений.

Отрицательное действие повышенной кислотности в значительной степени связано с увеличением подвижного алюминия и марганца в почве. Особенно чувствительны к высокой концентрации подвижного алюминия клевер, люцерна, озимые пшеница и рожь (при перезимовке), свекла, лен, горох, гречиха, ячмень. Эти культуры угнетаются при содержании в 1 кг почвы свыше 20 – 30 мг алюминия. Подвижные формы алюминия и железа связывают усвояемые формы фосфатов, образуя нерастворимые и труднорастворимые фосфаты полуторных окислов, поэтому при большом содержании первых ухудшается питание растений фосфором.

В кислых почвах уменьшается подвижность молибдена, он переходит в труднорастворимые формы и его может недоставать для нормального роста растений, особенно бобовых. Поэтому для получения высоких и устойчивых урожаев сельскохозяйственных культур и повышения эффективности удобрений необходимо известкование кислых почв.

Взаимодействие извести с почвой и ее влияние на питательный режим, свойства почвы и эффективность удобрений

Известь СаСО₃ практически нерастворима в воде. Внесенная в почву известь взаимодействует с угольной кислотой, находящейся в почвенном растворе, и нейтрализует ее. При этом нерастворимый в воде карбонат кальция или магния постепенно превращается в бикарбонат кальция (или магния), растворимый в воде:

СаСО₃ + Н₂О + СО₂ = Са(НСО₃)₂.

Бикарбонат кальция диссоциирует на ионы Са²⁺ и 2НСО₃^- и частично подвергается гидролизу:

Са(НСО₃)₂ + 2Н₂О = Са(ОН)₂+ 2Н₂О + 2СО₂,

Са(ОН)₂ Са²⁺ + 2ОН^-.

В почвенном растворе повышается концентрация ионов кальция, которые вытесняют водород из почвенного поглощающего комплекса:

Са²⁺

ППК) + Са + 2НСО₃ ППК) + 2Н₂СО₃,

Са²⁺

ППК) + Са + 2ОН ППК) + 2Н₂О.

Известь также нейтрализует свободные органические (гуминовые) кислоты и азотную кислоту, образующуюся в процессе нитрификации:

2RCOOH + CaCО₃ → (RCOO)₂Ca + Н₂О + СО₂,

2HNО₃ + СаСО₃ = Са(NO₃)₂ + Н₂О + СО₂.

Таким образом, при внесении извести устраняется актуальная и обменная кислотность, значительно снижается гидролитическая кислотность, повышаются содержание кальция в почвенном растворе и степень насыщенности почвы основаниями. Устраняя кислотность, известкование оказывает многостороннее положительное действие на свойства почвы, создает благоприятную среду для роста растений и жизнедеятельности микроорганизмов. Кальций, внесенный с известью, коагулирует почвенные коллоиды, улучшает структуру почвы и повышает ее водопрочность. После известкования улучшаются воздушный и водный режимы почвы, уменьшается возможность образования корки и облегчается обработка тяжелых почв. Снижается содержание в почве подвижных соединений алюминия и марганца, они переходят в неактивное состояние и не оказывают вредного влияния на растения.

При известковании калий труднорастворимых минералов интенсивнее переходит в усвояемые соединения, а поглощенный почвой – вытесняется в раствор, но усвоение его растениями вследствие антагонизма между катионами К⁺ и Са²⁺ не увеличивается.

Известкование влияет на подвижность и доступность для растений микроэлементов. Соединения молибдена переходят в более усвояемые формы, улучшается питание растений этим элементом; подвижность соединений бора, цинка, меди и марганца, наоборот, уменьшается, и растения могут испытывать их недостаток. Поэтому на известкованных почвах эффективно внесение борных, цинковых, медных, марганцевых удобрений. Особенно требовательны к бору: сахарная и кормовая свекла, клевер, люцерна, лен, картофель, гречиха, лук и др.

Внесение известковых удобрений обогащает почву кальцием, а при использовании доломитовой муки и магнием, что очень важно для повышения урожайности сельскохозяйственных культур, потребляющих большое количество этих элементов.

Известкование оказывает большое влияние и на эффективность удобрений. По данным РУП «Институт почвоведения и агрохимии» НАН Беларуси, на дерново-подзолистых почвах с рН_KCl < 5,5 1 кг азота давал прибавку 7,6 кг ячменя, 39 – картофеля, 31 – сахарной свеклы, а на почвах с рН_KCl 5,6 – 6 – соответственно 20,2, 53 и 107 кг.

Эффективность калийных удобрений тем выше, чем ниже кислотность дерново-подзолистых почв. В среднем по стране оплата урожаем минеральных удобрений на известкованных почвах на 15 – 20% выше по сравнению с кислыми. Известкование дает наибольшую отдачу при совместном внесении органических и минеральных удобрений. На фоне извести в навозе усиливаются процессы разложения органического вещества и перехода элементов питания в доступную для растений форму.

Таким образом, известкование кислых почв в сочетании с применением удобрений является не только непременным условием получения высоких урожаев на кислых почвах, но и мероприятием, способствующим рациональному, более экономному использованию минеральных и органических удобрений.