Химическая мелиорация почв

Повышенная кислотность оказывает как прямое (непосредственное) негативное влияние на физиологические процессы в клетках и тканях растений, так и косвенное — вследствие ухудшения агрохимических, агрофизических свойств почвы и снижения ее биологической активности.

Подкисление характерно для многих почв и происходит постоянно, поскольку в процесс почвообразование связан со значительным потерями оснований в результате выщелачивания и отчуждения их растениями. Реакция почвы является отражением характера протекающих в ней химических и биологических внутрипочвенных процессов.

Повышенная кислотность дерново-подзолистых и серых лесных почв является основной причиной низкой продуктивности сельскохозяйственных угодий, высокого содержания в почве подвижного алюминия, железа и марганца, а также снижения активности почвенной микрофлоры. При этом, для многих культурных растений повышенное содержание алюминия оказывает большее негативное влияние, нежели концентрация ионов водорода, рН почвы.

Косвенное действие повышенной кислотности и подвижного алюминия проявляется в снижении доступности растениям азота, фосфора, молибдена и снижении активности почвенной микрофлоры. Подвижные формы алюминия, железа и марганца снижают доступность фосфора растениям, связывая растворимые соединения фосфора в нерастворимые АlРО₄ и FeРО₄.

Повышенная кислотность почвы вызывает изменение интенсивности и направленности биохимических процессов обмена веществ в растениях, вследствие чего нарушается синтез белков, углеводов и жиров, происходит накопление промежуточных продуктов обмена — аминокислот, моно — и дисахаридов и нитратов.

Известкование кислых почв — наиболее дешевый способ улучшения условий азотного, фосфорного и калийного питания растений, что особенно важно в связи с высокой стоимостью минеральных удобрений в России. При внесении извести одну и ту же прибавку урожая сельскохозяйственных культур можно получать при значительно меньших дозах удобрений.

Оптимальная реакция среды позволяет получать хорошие урожаи (40-45 ц/га) зерновых культур при среднем содержании доступных элементов питания в почве и средних дозах удобрений, в то время как на кислых почвах для получения таких урожаев содержание этих элементов должно быть в 1,5-2 раза выше.

При сельскохозяйственном использовании земель подкисление почвы происходит более интенсивно, нежели в естественных травостоях вследствие отчуждения кальция и магния с урожаем, вымывания их за пределы корнеобитаемого слоя почвы и внесения физиологически кислых минеральных удобрений. В результате длительного выщелачивания оснований кислые почвы широко распространены в районах с промывным водным режимом почв.

Наиболее значительное влияние на подкисление почвы оказывают вынос кальция и магния урожаем и их вымывание из пахотного слоя осадками. Вынос Ca и Мg сельскохозяйственными культурами варьирует в широком диапазоне и обусловливается, прежде всего, биологическими особенностями растений и величиной урожая. Например, с 1 т основной продукции с учетом побочной зерновые культуры выносят 10-14 кг CaO и МgО, зернобобовые 40-45 кг. В зависимости от урожайности зерновыми ежегодно отчуждается с поля примерно 20-50 кг/га кальция и магния, бобовыми — 100-200 кг/га и более. Поэтому, чем выше продуктивность посевов, тем больше отчуждается оснований, быстрее наступает подкисление почвы и чаще требуется проводить известкование.

Вынос кальция и магния с урожаем основных сельскохозяйственных культур (кг/т продукции в пересчете на оксиды)

Большее количество кальция и магния теряется из почвы в результате выщелачивания осадками. Вымывание этих элементов из почвы зависит от ее гранулометрического состава, количества и характера выпадения осадков, состояния растительного покрова и доз минеральных удобрений. Результаты лизиметрических опытов ВИУА, ВНИИ кормов, Раменской агрохимической станции НИУИФ показали, что потери Са²⁺ и Мg²⁺ из почвы от вымывания в значительной мере зависят от атмосферных осадков и доз минеральных удобрений. Наименьшие их потери были в условиях засушливого лета без внесения удобрений. Вымывание кальция и магния значительно возрастают с увеличением доз аммонийных азотных и калийных удобрений. При внесении этих удобрений, например NH₄Cl или (NH4)₂SO₄, растения для питания используют преимущественно аммонийный азот (NH4⁺) в обмен на ион водорода (Н⁺), который с оставшимися в растворе анионами хлора Cl^— или SO₄^— образует соответствующие кислоты. Эти удобрения являются физиологически кислыми. Таким образом, в случае когда растения преимущественно потребляют из удобрений катионы по сравнению с анионами они будут физиологически кислыми (NH₄Cl, (NH₄)₂SO₄, KCl, K₂SO₄), и, напротив, если растения более интенсивно используют анионы, происходит подщелачивание раствора и такие удобрения являются физиологически щелочными.

Потери кальция и магния из почвы (Шильников, 2001)

По данным лизиметрических опытов (И. А. Шильников и др., 2001) в условиях Московской области потери кальция и магния из почвы возрастали с увеличением доз минеральных удобрений и количества осадков. Вымывание кальция из суглинистой дерново-подзолистой почвы составило в среднем за 15 лет в вариантах без удобрений 35 кг/га, при внесении возрастающих доз минеральных удобрений – 80-140 кг/га. Потери из супесчаной почвы были в 1,5-2 раза выше, чем их суглинистой. Среднее содержание Са²⁺ в лизиметрических водах суглинистых почв было примерно в 5 раз выше, чем Mg²⁺, а супесчаных почвах — в 6-7 раз.

В последние годы большое внимание уделяется кислотным атмосферным осадкам, выпадение которых связано с выбросами диоксида серы и оксидов азота автотранспортом и промышленностью. Однако, как показали исследования выпадение «кислых» атмосферных осадков, не играет существенной роли в подкислении почв, как предполагалось, поскольку параллельно увеличился также выброс в атмосферу оснований.

Важно отметить, что потери кальция и магния в лизиметрических опытах не следует полностью отождествлять с реальными полевыми условиями, поскольку в лизиметрах можно учесть только нисходящую миграцию элементов питания. В полевых условиях, в результате потребления растениями воды на транспирацию существенное значение имеет восходящая миграция элементов питания, в том числе кальция и магния.

Если учесть, что в супесчаных почвах валовое содержание Са составляет 0,10,3%, то при ежегодном вымывании кальция 200 кг/га за 30-50 лет его потери превышали бы содержание в почве. Отсюда следует, что результаты краткосрочных лизиметрических опытов отражают общие закономерности водной миграции элементов питания, но не могут дать объективной количественной оценки потерям кальция из почвы.

Изучение баланса элементов питания в полевых опытах показало довольно значительные потери кальция и магния, однако в целом они в 1,5-2 раза ниже, чем в лизиметрических опытах и происходят в основном в ранневесенний и осенний периоды на почвах не покрытых растениями. Под растениями, в период интенсивного потребления ими воды и элементов питания, потери кальция минимальны или отсутствуют.