Агрохимия

4.1. ОТНОШЕНИЕ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ РАСТЕНИЙ К РЕАКЦИИ ПОЧВЫ

Оптимальной для большинства возделываемых культур и почвенных микроорганизмов является слабокислая и близкая к нейтральной (pH 6,0—7,5) реакция почв. Однако есть культуры, оптимальная реакция почв для которых более кислая или находится в широком интервале pH. Следует подчеркнуть, что все растения в течение первых 2—3 нед с момента прорастания семян особенно чувствительны к неблагоприятной реакции среды. С возрастом они приобретают устойчивость к ней.

По отношению к кислотности почвы (среды) и, следовательно, к эффективности известкования возделываемые растения разделяют на несколько групп.

Наиболее чувствительны к кислотности почв люцерна, эспарцет, сахарная, столовая и кормовая свекла, белокочанная капуста, соя, конопля, хлопчатник. Оптимальное значение pH среды для этих культур составляет 6,5—7,5, и нуждаемость в известковании наблюдается уже на слабокислых почвах.

К повышенной кислотности чувствительны огурец, лук, чеснок, салат, цветная капуста, кукуруза, подсолнечник, вика, клевер, донник, фасоль, горох, кормовые бобы, озимая и яровая пшеница, ячмень, райграс, ежа сборная, костер. Оптимальным для них является pH 6—7. Поэтому эти культуры хорошо отзываются на известкование среднекислых почв.

Устойчивы к повышенной кислотности почв тимофеевка, гречиха, рожь, овес, просо, томат, редис, морковь. Причем эти культуры хорошо растут при большом интервале кислотности — pH 5,0—7,5, но оптимальной для них является слабокислая среда (pH 5,5—6,0). Известкование почв для этих культур проводят на сильно- и даже среднекислых почвах. Это позволяет снизить кислотность почв и одновременно мобилизовать почвенные запасы питательных элементов.

Устойчивы к повышенной кислотности почв, но трудно переносят избыток кальция лен и особенно картофель, а также малина, земляника и крыжовник. Лен хорошо развивается при pH 5,5—6,0, а картофель и ягодные культуры — в более широком интервале (pH 4,5—6,5). При избытке кальция снижается не только урожайность, но и ухудшается качество продукции, например картофель поражается паршой, лен — бактериозом. Кроме того, при нейтрализации кислотности снижается доступность растениям бора, меди, цинка и других элементов, а избыток катионов кальция затрудняет усвоение растениями калия и магния. Известкование почвы под эти культуры эффективно при сильно- и очень сильнокислой реакции.

Максимально устойчивы к кислой среде люпин, чайный куст, щавель и сераделла, хорошо растущие на почвах с pH 4,0—6,0, оптимальным для них является pH 4,5—5,0. Для этих культур необходимость в известковании возникает только на очень сильнокислых почвах, так как катионы кальция могут отрицательно влиять на эти культуры, особенно при прорастании семян и в начале роста.

Следует подчеркнуть, что под влиянием антропогенной деятельности и других условий приведенные для культур интервалы оптимальных значений pH могут изменяться.

Почвенные микроорганизмы также неодинаково реагируют на кислотность и, следовательно, на эффективность известкования кислых почв. Плесневые грибы, среди которых немало паразитов и возбудителей различных болезней сельскохозяйственных культур, лучше развиваются в кислых (pH 3—6) средах. Положительно влияющие на питание растений микроорганизмы, например ам-монификаторы, свободноживущие и симбиотические азотфикса-торы, нитрифицирующие бактерии, наиболее активно развиваются в близких к нейтральной (pH 6,5—7,5) средах. Таким образом, известкование кислых почв улучшает питание растений и за счет активации полезной и подавления нежелательной микрофлоры.

Отрицательное действие возрастающей кислотности почв на растения (и, вероятно, на микроорганизмы) обусловлено увеличением содержания подвижных форм алюминия и марганца, являющихся при высоких концентрациях токсичными. Многие культуры начинают испытывать токсичное действие, например, подвижного алюминия при концентрации 2 (и более) мг/100г почвы, причем наибольшая чувствительность наблюдается в первые периоды роста и во время перезимовки.

По чувствительности к подвижному алюминию Н. С. Авдонин выделил четыре группы культур:

1 — наиболее чувствительные — сахарная и столовая свекла, люцерна, клевер, озимая пшеница и озимая рожь (при перезимовке); угнетение, например, клевера наблюдается при содержании ионов алюминия более 2 мг/100 г почвы, а при 6—8 мг/100 г почвы клевер сильно выпадает;

2 —чувствительные— лен, горох, фасоль, гречиха, ячмень, яровая пшеница;

3 — устойчивые—люпин, картофель, кукуруза, просо;

4 — высокоустойчивые — овес, тимофеевка.

Следует отметить, что для ряда культур отсутствует прямая зависимость между чувствительностью к кислотности и подвижному алюминию. Например, кукуруза не переносит высокой кислотности, но устойчива к повышенному содержанию алюминия, а лен, наоборот, чувствителен к алюминию, но предпочитает кислую среду.

По чувствительности к высокому содержанию в почве подвижного марганца согласно рекомендациям ВИУА (1992) выделяют три группы культур:

1 — очень чувствительные — озимая рожь и озимая пшеница, сахарная, столовая и кормовая свекла, лен, люцерна;

2 — чувствительные — яровая пшеница, ячмень, горох, вика, белокочанная, цветная и кормовая капуста, рапс, картофель, клевер луговой и гибридный, кукуруза, турнепс, брюква, морковь, огурец, томат, лук;

3 — относительно устойчивые — овес, клевер ползучий, тимофеевка, овсяница луговая.

Между чувствительностью культур к кислотности среды и к концентрации подвижного марганца также нет прямой зависимости. Например, лен предпочитает кислую среду, но очень чувствителен к содержанию подвижного марганца, а капуста белокочанная, напротив, имеет среднюю чувствительность к содержанию марганца, но не выносит высокой кислотности почвы.

Данные обстоятельства следует учитывать при определении нуждаемости почв в известковании, т. е. содержание подвижных форм алюминия и марганца является дополнительным показателем нуждаемости почв в известковании.

4.2. КАЛЬЦИЙ И МАГНИЙ В ПИТАНИИ РАСТЕНИЙ И ПРИ ВЗАИМОДЕЙСТВИИ С ПОЧВОЙ

Кальций и магний играют непосредственную роль как необходимые питательные элементы для растений и одновременно косвенно влияют на их питание через почву, регулируя реакцию, со-

став поглощенных катионов, а также солевой и ионный состав почвенного раствора.

Кальций необходим для растений уже потому, что при его недостатке нарушается физиологическая уравновешенность почвенного раствора и, следовательно, сбалансированное потребление всех элементов. Непосредственно в растениях кальций усиливает фотосинтез и обмен веществ, регулирует кислотно-основное равновесие клеточного сока, влияет на построение оболочек клеток, передвижение углеводов, превращение азотистых веществ, в частности, ускоряет распад запасных белков семян при прорастании.

В растениях кальций может находиться в виде карбонатов, фосфатов, сульфатов, а также в форме солей пектиновой и щавелевой кислот. До 65 % кальция в растениях извлекается водой, а остальное количество можно извлечь обработкой слабой уксусной и соляной кислотами.

Растения потребляют разное количество кальция. Так, хозяйственный вынос СаО при урожайности зерна 2—3 т/га у зерновых колосовых составляет 20—40 кг/га, у зернобобовых — 40—60 кг/га. Картофель, сахарная свекла (20—30 т/га) выносят 60—120 кг СаО/га, клевер, люцерна (20—30 т/га), подсолнечник (2—3 т/га) — 120— 250 кг СаО/га, капуста (50—70 т/га) — 300—500 кг СаО/га. Потребность некоторых культур в кальции и устойчивость их к кислотности не всегда совпадают. Например, все зерновые колосовые потребляют кальция мало, хотя рожь и овес устойчивы, а пшеница и ячмень чувствительны к кислотности почвы.

Картофель и люпин еще более устойчивы к кислотности, но потребляют кальция значительно больше, чем зерновые культуры.

Потери кальция из почвы происходят и в результате вымывания осадками. В зависимости от гранулометрического состава почв, количества осадков, вида растительности, доз и форм извести и минеральных удобрений потери кальция из пахотного слоя колеблются от нескольких десятков до 200—400 кг/га и более. Фильтрующиеся через почву осадки обогащены продуктами постоянно протекающих в ней физико-химических, химических и биологических процессов, а также водорастворимыми солями удобрений и мелиорантов, причем на долю кальция приходится по эквивалентам 50—65 % и магния 30—35 % всех вымываемых катионов.

Обработка почвы изменяет ее водно-воздушный режим, приводит к ускорению окислительных процессов, повышению содержания органических кислот, увеличению содержания в почвенном растворе анионов SO^~~, Cl~, NO3 и уменьшению концентрации НСО3. Еще больше на состав и соотношение ионов в почвенном растворе влияют удобрения и мелиоранты. Известкование ускоряет процессы аммонификации и нитрификации азота почвы, органических и минеральных удобрений и, следовательно, концентрацию нитратов, а хлорсодержащие удобрения — и хлоридов. Эти одновалентные анионы не сорбируются почвой и мигрируют с вытесненными из ППК кальцием и магнием в эквивалентных соотношениях. Именно поэтому концентрация кальция и магния в почвенном растворе под влиянием высоких доз удобрений может возрастать в десятки раз.

Насыщенность фильтрационных вод кальцием и магнием возрастает в почвах с увеличением степени их окультуренности.

Вымывание кальция и магния уменьшается с увеличением глубины слоя почвы, причем часть вымытых из пахотного слоя почвы катионов в сухие периоды года возвращается с токами воды по капиллярам. По результатам опытов ВИУА с хроматографическими колонками, в пахотный слой поднималось 14—35% кальция и 22—34 % магния.

Максимальные потери кальция и магния наблюдаются в чистых парах, под посевами они снижаются, достигая минимума под многолетними культурами сплошного посева. При прочих равных условиях наиболее значительно (в 1,5—2,0 раза и более) возрастает вымывание кальция при переходе от тяжелых к легким почвам. Поэтому на легких песчаных и супесчаных почвах при возделывании капусты, люцерны, клевера иногда возникает потребность во внесении кальция для улучшения питания им этих культур.

Магний входит в состав молекулы хлорофилла (до 10 %), а также фитина и пектиновых веществ. Он содержится в основном в растущих органах и семенах и в отличие от кальция может реути-лизироваться (повторно использоваться) в растениях. В семенах его больше, а в листьях меньше, чем кальция, поэтому недостаток его сильнее сказывается на снижении товарной продукции возделываемых культур.

Магний в растениях участвует в передвижении фосфора, активирует некоторые ферменты (фосфатазы), ускоряет синтез углеводов, регулирует окислительно-восстановительные процессы, усиливая восстановление эфирных масел, жиров и других соединений, повышает содержание аскорбиновой кислоты и снижает активность пероксидазы.

Хозяйственный вынос магния (MgO) разными культурами колеблется от 10 до 80 кг/га. Максимальное количество магния выносится с увеличением урожайности картофеля, сахарной и кормовой свеклы, табака, зернобобовых и бобовых трав. Чувствительны к недостатку магния конопля, просо и кукуруза.

Известкование кислых почв повышает обеспеченность растений кальцием и магнием, а благодаря устранению кислотности — дополнительно почвенным азотом, фосфором и молибденом. Практически нерастворимые в воде карбонаты кальция и магния при взаимодействии с угольной кислотой почвенного раствора постепенно превращаются в растворимые бикарбонаты, являющиеся гидролитически щелочными солями:

СаСОз + Н₂0 + СО, = Са(НСОз),;

Са(НСОз), + 2Н,0 = Са²⁺ + 20Н' + 2Н,0 + 2С0₂.

В почвенном растворе повышается концентрация катионов Са²⁺(Mg²⁺), которые вытесняют из ППК катионы водорода, алюминия, железа, марганца и нейтрализуют почву:

Са Са

А1 Са

[ППК] +ЗСа(ОН)₂ —>[ППК] +А1(0Н)₃!+ЗН₂0.

НН Cci

Н Са

Карбонаты кальция и магния непосредственно взаимодействуют с гуминовыми, фульвокислотами, аминокислотами и другими органическими и минеральными кислотами почвы и нейтрализуют их:

СаСОз + 2RCOOH -»(RCOO),Ca + Н,0 + СО,;

СаСОз + 2HN0₃ -> Ca(N0₃)₂ + Н₂0 + С0₂.

Таким образом, при внесении в кислую почву полной дозы извести устраняется актуальная и обменная кислотность, значительно снижается гидролитическая кислотность, уменьшается содержание токсичных для растений подвижных форм алюминия, железа и марганца, а также некоторых особо опасных тяжелых металлов (Cd, Pb, As и др.), которые переходят в нерастворимые формы.

Известкование, устраняя кислотность и повышая степень насыщенности основаниями, создает благоприятную среду для роста и питания растений и полезных микроорганизмов. Кальций, коагулируя коллоиды, улучшает структуру, водопрочность, водопроницаемость и аэрированность почвы, уменьшает возможность образования корки, облегчает обработку тяжелосуглинистых и глинистых почв.

Корреляционный анализ по материалам более 500 данных полевых опытов, обобщенных в ВИУА, позволил установить прямую связь в действии и последействии между дозами извести (т СаС0₃/га) и сдвигами значений pH (ДрН): с увеличением доз СаС0₃ возрастает сдвиг pH. На этой основе разработаны соответствующие рекомендации (таблицы). Действие извести на сдвиг pH почвы достигает максимума в первые два года. В течение пятилетнего периода происходит постепенное подкисление и теряется 29 % достигнутого сдвига в нейтральную область. Через семь-восемь лет эта потеря достигает 50 % полученного в первые два года уровня pH.

Структура кислотности известкованных почв резко отличается от неизвесткованных: при равных значениях pH в известкованных почвах (когда внесены дозы по полной гидролитической кислотности и выше) длительное время (до достижения исходного значения pH) на крайне низком уровне находятся обменная кислотность и содержание подвижного алюминия при высокой степени насыщенности основаниями. На кислых суглинистых и особенно тяжелосуглинистых по гранулометрическому составу почвах применение полных по гидролитической кислотности доз извести может оказаться недостаточным для достижения оптимальных значений pH, что часто наблюдается в полевых опытах и в производственных посевах.

Не только дозы, но и формы (виды) известковых удобрений неодинаково влияют на динамику величины и структуры кислотности, степень насыщенности ппк основаниями, содержание и подвижные формы кальция, магния и других элементов В длительных исследованиях ВИУА на дерново-подзолистой легкосуглинистой почве максимальное действие известняковой муки на агрохимические показатели проявилось на второй-третий год, а доломитовой муки — на пятый-шестой год.

Динамика реакция почвы после известкования зависит не только от дозы и формы (вида) мелиоранта, но и от создающегося при этом уровня реакции почвы. Чем выше доза, тем более высоким будет значение pH почвы. Однако чем выше pH при известковании (особенно при pH > 6), тем быстрее происходит последующее подкисление почвы, обусловленное увеличением потерь кальция и магния при внесении очень больших доз мелиорантов. Поэтому известкование чрезмерно большими дозами или «в запас» экономически разорительно, агрономически безрезультативно и экологически вредно, поскольку приводит к усилению потерь кальция, магния и других элементов вследствие вымывания.

4.3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ НУЖДАЕМОСТИ, ДОЗ И МЕСТА ВНЕСЕНИЯ ИЗВЕСТИ В АГРОЦЕНОЗАХ

Ориентировочно необходимость известкования можно определить по белесому оттенку подзолистого горизонта сильнокислых почв, а также по состоянию роста и развития некоторых сельскохозяйственных культур и сорняков. Изреженные посевы плохо растущих клевера, люцерны, свеклы, озимой пшеницы и других чувствительных к кислотности культур при хорошей агротехнике, а также обилие на полях и лугах хорошо растущих щучки, лютика ползучего, щавелька, торицы полевой, пикульников, белоуса, ситника, багульника и других растений свидетельствуют о повышенной кислотности почвы и необходимости известкования.

Наиболее точно нуждаемость в известковании почвы в агроценозах (севооборотах и при любом чередовании культур) определяется комплексом агрохимических показателей (рН_С0Л, степень насыщенности основаниями, содержание органического вещества, подвижных форм алюминия и марганца) с учетом гранулометрического состава почвы. Поскольку при достижении pH почвы выше 6,0 резко возрастают потери кальция с инфильтрационными водами, при классификации почв по пяти группам (от очень сильно нуждающихся до не нуждающихся в известковании) сотрудники ВИУА выделили (табл. 36) еще и уровни возможного вредного действия реакции почв (резкого увеличения потерь кальция).

По степени насыщенности основаниями (V) дополнительно уточняют степень нуждаемости почв в известковании: V< 50 % — сильная, V= 51—70 — средняя, V- 71— 80 — слабая, V> 80 % —отсутствует.

При наличии сведений о содержании в почве подвижных форм алюминия и марганца степень нуждаемости в известковании уточняют и по этим показателям.

Сведения о всех агрохимических показателях, определяющих степень нуждаемости почв в известковании, имеются в почвенных и агрохимических картах (картограммах) и паспортах полей, которые по заявкам землепользователей периодически обновляют подразделения Агрохимической службы Российской Федерации.

В первую очередь известкуют сильно нуждающиеся почвы пятой группы (см. табл. 36). Как правило, это наименее плодородные почвы. Поэтому, если землепользователь по финансово-экономическим причинам не может сразу произвестковать все имеющиеся площади кислых почв, выгоднее известковать сначала средне- и слабокислые, как правило, более плодородные почвы. Это позволит с меньшими затратами (при меньших дозах извести и удобрений) получать высокие урожаи наиболее ценных (с учетом конъюнктуры рынка) овощных, пропашных, зерновых и других культур.

При определении места внесения извести на выбранной с учетом нуждаемости территории под конкретную культуру севооборота или существующего их чередования необходимо учитывать следующее:

неодинаковую чувствительность возделываемых культур к кислой реакции почв и содержанию алюминия и марганца;

период времени от внесения до проявления максимально нейтрализующей способности конкретного вида известковых удобрений;

организационно-технические возможности своевременного и качественного проведения работ по известкованию.

Если, например, в севообороте или в принятом чередовании пять культур лучше растут и развиваются на близкой к нейтральной, а одна или две — на кислой почве, то известь следует вносить ежегодно только под одну (или две) из имеющихся, учитывая все перечисленные выше условия, чтобы максимально возможно удовлетворить требования всех культур с учетом наиболее подходящего вида извести и организационно-технических возможностей производителя.

Дозы известковых удобрений в России рассчитывают в большинстве случаев по результатам определения гидролитической кислотности почвы методом Каппена. Для нейтрализации 1 мг • экв кислотности в 100 г почвы (Н_г) нужен 1 мг • экв (или 50 мг) СаС0₃. Если эту величину умножить на массу пахотного слоя 1 га (в среднем для среднесуглинистых почв 3- 10⁶кг), а для пересчета из миллиграммов в тонны разделить на 10⁹, получим полную дозу СаС0₃ (Дсасоз)•

Дсасо₃ ⁼Н_г-50 10-3 10⁶/Ю⁹=1,5Н_гт/га.

Если содержание действующего вещества в известковых материалах указано не в виде СаС0₃, а в форме MgC0₃, СаО и Са(ОН)₂, то полученную величину (с учетом эквивалентной массы этих соединений) умножают соответственно на коэффициент 0,84; 0,56; 0,74 и вводят поправку на содержание действующего вещества Д,, (т/га) в конкретном удобрении:

Д_ф = Д,100/%

д.в. удобрения*

Для дерново-подзолистых и серых лесных почв России на основании математической обработки результатов многочисленных почвенных образцов установлена зависимость между величинами pH и гидролитической кислотности (Н_г). Это позволило разработать для каждого природного региона полные дозы известковых удобрений с учетом гранулометрического состава. В качестве примера приведем данные (табл. 37) для Московской области.

Торфяно-болотные почвы, обладая высокой буферностью и, как правило, незначительным содержанием подвижного алюминия при рН_сол 5,0, в известковании не нуждаются. Дозы извести (СаСОз) определяют с учетом обменной (рН_С0Л), гидролитической (Н_г) кислотности и степени насыщенности основаниями (V), а также массы пахотного слоя (табл. 38).

В последние годы в России все чаще применяют (наряду с изложенными методами) метод расчета доз извести по нормативам ее затрат на смещение величины рН_С0Л. Этот же метод используется для определения потребности в известковых материалах по регионам и России в целом. Метод основан на зависимости изменения рН_С0Л от доз известковых удобрений в конкретных почвенноклиматических условиях. В ВИУА, например, при обобщении результатов 575 полевых опытов получены следующие зависимости для дерново-подзолистых и серых лесных почв с содержанием гумуса менее 3 % (табл. 39).

На практике дозы СаС0₃ (т/га) рассчитывают по формуле

ДсаС0₃ —АрН/110,

где АрН — планируемый сдвиг pH; Л — затраты СаС0₃ для сдвига на 0,1 pH, т/га; 10 — коэффициент для пересчета в т/га.

Ориентировочные дозы извести можно определять и по величине рН_С0Л с учетом гранулометрического состава почв (табл. 40).

40. Дозы СаС0₃ (т/га) в зависимости от pH и гранулометрического состава почвы при содержании органического вещества менее 3 % (по рекомендациям ВИУА)

i__

Выбор того или иного метода для определения доз известковых удобрений зависит от уровня квалификации специалистов и материально-технической обеспеченности землепользователей в конкретных природно-экономических условиях.

4.4. БАЛАНС КАЛЬЦИЯ И СПОСОБЫ ЕГО РЕГУЛИРОВАНИЯ

Баланс кальция служит теоретическим обоснованием степени удовлетворения (обеспеченности кальцием) потребностей растений и почв в известковых удобрениях, а также оценок интенсивности и результативности известкования почв и прогнозов возможных изменений реакции почвенной среды.

По анализу приходных и расходных статей баланса кальция известкование почв подразделяют на основное (мелиоративное), обеспечивающее сдвиг реакции до оптимального уровня pH, и поддерживающее, компенсирующее потери кальция из почв и стабилизирующее достигнутый уровень реакции.

Даже в сильнокислых почвах содержание обменного кальция, как правило, значительно превышает потребности культур в этом элементе и при высоких урожаях, а рост и развитие их сильно угнетены неблагоприятной реакцией. Поэтому в статьях прихода баланса кальция следует учитывать прежде всего только влияющие на реакцию почвы его соединения: все известковые удобрения, фосфоритную муку, навоз и высокозольный низинный торф (и компосты на их основе), цианамид кальция, кальциевую селитру и др. В приходные статьи можно включать при наличии соответствующих многолетних данных и выпадающий из атмосферы с осадками и пылью кальций, количество которого в Московской и Калужской областях (по данным ВИУА) составляет 40—70 кг/га. Однако в анионном составе атмосферных осадков много сульфата, что и обусловливает в большинстве случаев кислую реакцию осадков, которые могут даже ускорить подкисление почв. В таких случаях следует учитывать и кальций, и кислоты или воздержаться от учета этой статьи баланса, особенно если соотношение кальция и кислот в осадках близко к эквивалентному, обеспечивающему взаимную нейтрализацию.

Среди статей расхода преобладают следующие: выщелачивание (вымывание) кальция осадками и хозяйственный вынос его возделываемыми культурами. Вымывание кальция из почвы значительно возрастает при внесении минеральных, особенно физиологически подкисляющих форм (азотные, калийные), удобрений. Поэтому при отсутствии данных об увеличении потерь кальция от количества и качества применяемых минеральных удобрений в статьи расхода следует включать количество кальция, необходимое для устранения подкисляющего (суммарного за ротацию севооборота) действия конкретных форм азотных и калийных удобрений. Для нейтрализации 100 кг различных удобрений требуется следующее количество СаС0₃ (кг): NH₄N0₃ — 75, жидкого аммиака-150, (NH₄)₂S0₄-120-170, NH₄C1 — 140, CO(NH₂)₂-80, КС1 — 50. Применение кислых (верховых и переходных) торфов в качестве органических удобрений — дополнительная статья расхода в балансе кальция.

Результаты баланса кальция являются важнейшим показателем степени стабилизации почвенной кислотности на оптимальном уровне и указывают на необходимость и сроки проведения поддерживающего известкования в каждом конкретном агроценозе. Кроме того, они служат также теоретически обоснованным методом определения доз извести при поддерживающем известковании почв под отдельными культурами различных агроценозов.

Полные дозы извести (по гидролитической кислотности, желаемому балансу или на сдвиг pH) в зависимости от экономических возможностей вносят сразу под определенную культуру севооборота (или принятого их чередования) или в несколько приемов. При разовом внесении всей дозы достигается наиболее быстрая и полная нейтрализация кислотности пахотного горизонта почвы на длительный период (4—5 и более лет) и обеспечивается получение максимальных прибавок урожая возделываемых культур. Полные дозы извести особенно необходимы при возделывании чувствительных к кислотности культур на сильно-, средне- и слабокислых почвах, а также при углублении пахотного слоя слабоокультурен-ных кислых почв.

По финансово-экономическим соображениям полные дозы можно уменьшить на 25 и 50 %, причем половинная доза позволит вдвое увеличить известкуемую площадь; прибавки урожаев культур при этом будут на 20—50 % ниже, но суммарный экономический эффект может быть не меньше, если не больше. В первые годы разница в эффективности полных и половинных доз относительно небольшая, однако через 3—5 лет на половинных дозах она снижается в 2 раза и более.

При очень ограниченных финансово-экономических ресурсах возможно внесение 20—25 % полной дозы извести (0,5—1,0 т/га), однако применять ее следует при посеве или посадке чувствительных к кислотности культур. Такие дозы снижают кислотность только прикорневой зоны почвы и обеспечивают прибавку урожая только той культуры, под которую вносятся, поэтому их приходится применять 4—5 раз за ротацию севооборота. При этом уменьшение кислотности всего пахотного слоя отодвигается на длительный период и, следовательно, работы по известкованию становятся более трудоемкими.

Полные и половинные по гидролитической кислотности дозы извести следует вносить под основную обработку почвы осенью или весной под перепашку зяби.

При сочетании под одной культурой известкования с фосфори-тованием почв фосфоритную муку лучше внести осенью под основную обработку, а известь — весной под перепашку или культивацию зяби.

В полевых севооборотах с зерновыми культурами и многолетними травами (клевер, смесь клевера со злаковыми травами) лучшей для внесения извести является покровная культура для подсева трав.

В севооборотах с картофелем снижение полных доз извести на 20—25 % целесообразно только на песчаных и супесчаных почвах при насыщенности посевов картофелем 40 % и более, причем преимущество имеют магнийсодержащие известковые материалы: доломитовая мука, доломитизированные и магнезиальные известняки. Для предотвращения заболеваний клубней паршой известь следует вносить под картофель перед его посадкой.

В севооборотах со льном-долгунцом повышать pH почвы более

6,0 не рекомендуется, а оптимальные значения pH для него в супесчаных разностях 5,0—5,5, легко- и среднесуглинистых 5,3—5,8, тяжелосуглинистых и глинистых 5,5—6,0. При внесении полных доз извести под лен или под другие культуры нужно повышать дозы калийных удобрений, применять борные, а при необходимости и марганцевые удобрения.

В кормовых севооборотах, где обычно возделывают особенно чувствительные к кислотности культуры (кормовые корнеплоды, клевер, люцерна и др.), необходимо применять полные или полуторные по гидролитической кислотности дозы извести и периодически проводить поддерживающие известкования.

В овощных севооборотах следует также вносить полные или полуторные (на тяжелых почвах) по гидролитической кислотности дозы извести и систематически проводить поддерживающие известкования. Наиболее эффективны здесь известково-силикатные (сланцевая зола, цементная пыль) и магнезиально-известковые (доломитовая мука и др.) материалы. При их отсутствии эффективна и известковая мука.

Луговые травы по чувствительности к кислотности подразделяют на три группы: наиболее чувствительные — люцерна, донник, эспарцет; чувствительные — клевер луговой, гибридный и ползучий; умеренно чувствительные — овсяница, лисохвост, костер безостый, тимофеевка.

Дозы извести на лугах и пастбищах при залужении или пересевах трав практически не отличаются от доз для пахотных почв полевых севооборотов, но вносить их следует послойно: одну половину под основную (плуг) обработку, другую — под предпосевную (дискование). На угодьях с дерниной небольшой мощности известь вносят поверхностно с последующей заделкой дисками или фрезами.

Несмотря на 25—40%-ное уменьшение вымывания кальция на лугах и пастбищах (120—140 кг СаС0₃/га) по сравнению с пахотными почвами, травы из-за ежегодно высокого хозяйственного выноса кальция (100—120 кг СаС0₃/га) нуждаются в поддерживающем известковании.

Другой причиной быстрого восстановления кислотности известкованных почв на долголетних культурных лугах и пастбищах (ДКП) является применение под злаковые травы высоких (до 240—360 кг/га) доз азотных удобрений, для ежегодной нейтрализации которых требуется 500—700 кг СаС0₃/га.

При краткосрочной (пять-шесть лет) эксплуатации лугов и пастбищ поддерживающее известкование (как и фосфоритование, внесение органических удобрений) следует проводить в период их ремонтов (перезалужений). При более длительной (десять лет и более) интенсивной эксплуатации этих угодий повторное известкование (через пять-шесть лет) проводят после скашиваний и стравливаний в течение вегетационного периода с заделкой извести дисками или фрезами.

Известковать кислую почву нужно и при закладке садов и ягодников полными дозами извести с учетом углубления (до 35—40 см в садах) пахотного горизонта и требований высаживаемых культур. Под яблоню, грушу, сливу, вишню, смородину на суглинистых почвах с сильно- и среднекислым значением pH рекомендуется не менее 6—8 т СаС0₃/га, а на легких и слабокислых — 4—6 т СаС0₃/га, для малины и крыжовника — соответственно по 3—4 и

2—3 т СаС0₃/га.

Если перед закладкой садов и ягодников почву слабо или вообще не известковали, известь можно внести, смешивая с почвой, в посадочные ямы: под сливу и вишню — 3—5 кг, яблоню и грушу —

2—Зкг, крыжовник —0,1—0,2 кг СаС0₃. Под взрослые плодово-ягодные культуры, если почву не известковали, известь можно внести под перекопку приствольных кругов в дозах, рекомендуемых при посадке.

4.5. ИЗВЕСТКОВЫЕ УДОБРЕНИЯ

Известковые удобрения подразделяют на три группы: промышленного производства, получаемые размолом твердых карбонатных пород (известняковая и доломитовая мука);

отходы промышленности, богатые известью (металлургические шлаки, цементная пыль, дефекат, сланцевая зола и др.);

местные удобрения из рыхлых (мягких) карбонатных пород (туф, гажа, мергель и др.), обычно не нуждающиеся в размоле.

Твердые карбонатные породы по содержанию кальция и магния называют известняком (50—56 % СаО, 0,9 % MgO), доломити-зированным известняком (42—55 % СаО, 0,9—9,0 % MgO) или доломитом (30—32 % СаО, 18—20% MgO). По содержанию примесей (глина, песок и др.) до 5 % породу (доломит, известняк) называют чистой, при 5—25 % — мергелистой или песчанистой, при 25—50 % — мергелевой или песчаной. Применение в качестве сырья и удобрений пород с примесями более 15—20 % целесообразно только при отсутствии более чистых материалов.

Известняки состоят в основном из карбоната кальция СаС0₃ и часто обогащены (до 10—15 % MgO) карбонатом магния. Наличие MgC0₃ уменьшает растворимость и повышает твердость доломи-тизированных известняков. Белый, серый, желтоватый и коричневатый цвета известняков обусловлены составом и содержанием имеющихся примесей (органических веществ, различных форм железа, марганца и др.).

Доломиты (чистые) также состоят из карбоната кальция (54,4 % СаС0₃) с наибольшей долей (45,6 %) карбоната магния.

Наиболее мягким из твердых карбонатных пород является мел, который содержит до 55 % СаО и только до 0,6 % MgO, наиболее легко размалывается и несколько более эффективен, чем известняк, особенно в первые годы после внесения.

Известняковая (доломитизированная) и доломитовая мука. Получается при дроблении и размоле известняков и доломитов. В России (в соответствии с ГОСТ 14050—78) производят известняковую муку двух классов и двух сортов, причем для каждого из них в пылящей (влажность до 1,5 %) и слабопылящей (4—6 % влаги) формах. Сорта различаются по нейтрализующей способности — I сорт не менее 88 %, II сорт не менее 85 % СаС0₃, и гранулометрическому составу — первый класс имеет более тонкий помол, чем второй. Классы в пределах сортов отличаются только по гранулометрическому составу — второй класс более тонкого помола, чем первый, по фракциям: < 0,25 мм на 5—10 %, < 1 мм на 3—10 %.

Данные полевых опытов в среднем за пять лет, обобщенные в ВИУА, показали, что наиболее эффективна тонко размолотая (менее 0,25 мм) фракция известняковой муки (табл. 41).

Снижение эффективности известняковой муки с изменением гранулометрического состава (увеличением содержания крупных частиц > 0,25 мм) значительно возрастает при переходе от чистых известняков к более доломитизированным, т. е. с повышением твердости размалываемых пород.

Отходы промышленности. В качестве известковых удобрений по общим объемам применения в России они занимают второе место, а по эффективности часто не уступают известняковой муке. Экономически использование отходов промышленности часто более выгодно (отсутствуют расходы на добычу, а иногда и на размол), а экологически более целесообразно (если они не содержат опасных примесей), чем промышленных известковых удобрений.

Жженая известь. Получается при обжиге карбонатных пород:

СаСОз MgC0₃ -> СаО + MgO + 2С0₂.

При длительном открытом хранении оксиды, взаимодействуя с водой, образуют гидроксиды — гашеную известь, пушонку:

СаО + Н₂0 = Са(ОН)₂.

Растворимость Са(ОН)₂ в 100 раз больше, чем CaC0₃ [Mg(OH)₂ в воде практически нерастворим], поэтому в первые годы гашеная известь гораздо эффективнее, чем известняковая мука, но в последующем действие их выравнивается, а длительность последействия короче в результате более быстрого вымывания кальция.

Гашеная известь как отход производства получается на известковых заводах и при производстве хлорной извести. По нейтрализующей способности 1 т Са(ОН)₂ эквивалентна 1,35 т СаС0₃.

Сланцевая зола. Получается при сжигании горючих сланцев на предприятиях и электростанциях, содержит 30—40% СаО, 1,5— 3,8 % MgO, а также небольшое количество калия, натрия, фосфора, серы и некоторые микроэлементы. В соответствии с ТУ 46-7—71 сланцевая зола по нейтрализующей способности должна соответствовать не менее 60 % СаС0₃, содержать не более 2 % влаги, по гранулометрическому составу 97 % ее массы должны быть менее 1 мм. Ббльшая часть кальция и магния в золе находится в виде менее растворимых, чем СаС0₃, кремнекислых формах, поэтому нейтрализация кислотности почв при ее внесении происходит медленнее. Даже в высоких дозах (20 т/га) зола положительно влияет на культуры, боящиеся избытка кальция (лен, картофель и др.).

Дефекат. Это отходы свеклосахарных заводов, содержащие СаС0₃ ^и Са(ОН)₂, а также в небольших количествах органическое вещество, азот, фосфор, калий и микроэлементы. В соответствии с ТУ 570—74 дефекат первого класса по нейтрализующей способности соответствует содержанию СаС0₃ не менее 60 % и влаги не более 20 %, второго класса — не менее 40 % СаС0₃ и не более 30 % влаги. Сухой дефекат (20—30 % влажности) сыпучий и содержит 10—15 % органического вещества, 0,2—0,7 % азота, 0,2—0,9 Р₂0₅ и 0,3—1,0 % К₂0. Поэтому для всех культур при внесении в эквивалентных по СаО количествах дефекат значительно превосходит по эффективности известняковую муку.

Шлаки сталеплавильные (мартеновские, электросталеплавильные, доменные). В соответствии с ЧМТУ 11-37—69 по нейтрализующей способности они должны содержать не менее 80 % СаС0₃, иметь влажность не более 2 %, гранулометрический состав: 70% массы имеет размер менее 0,25 мм, 90 % — менее 0,5 мм. Большая часть кальция в шлаках содержится в виде силикатов (CaSi0₃, Ca₂Si0₄), менее растворимых, чем СаС0₃, поэтому тонина размола здесь еще более важна. Наряду с кальцием, магнием, кремнием шлаки содержат фосфор, марганец, серу и другие элементы. По этим причинам эффективность шлаков нередко оказывается даже выше эквивалентных доз по СаО(СаС0₃) известняковой и доломитовой муки. Кроме того, содержащаяся в шлаках кремниевая кислота усиливает химическое связывание подвижного алюминия, что косвенно способствует увеличению содержания подвижных форм фосфора в почве.

Белитовая мука. Это отходы (шлам) при производстве алюминия. Она содержит 45—50 % СаО, 25 (Na₂0 + К₂0), до 30 Si0₂, 3,4 % А1₂0₃, а также небольшое количество фосфора, серы и некоторых микроэлементов. По гранулометрическому составу 50 % массы имеет размер меньше 0,15 мм, а 90 % —меньше 1 мм. По эффективности не уступает другим шлакам.

Многие другие отходы различных производств (доломитовая мука и цементная пыль, отходы целлюлозно-бумажных комбинатов и фабрик, содовых, мыловаренных, кожевенных и других производств), содержащие кальций в форме оксидов, гидроксидов, солей слабых кислот, при отсутствии в них опасных примесей могут быть применены в качестве известковых удобрений.

Местные известковые удобрения. Состоят из рыхлых (мягких) карбонатных пород, по объемам применения в России занимают третье место. Они не требуют размола, быстрее действуют и более эффективны, чем молотые известняки. Многие местные залежи таких пород находятся в зонах распространения кислых почв, поэтому использование их для известкования близлежащих полей агрономически и экономически выгодно. Различия в эффективности крупных и мелких фракций гранулометрического состава мягких пород выражены гораздо слабее, чем твердых. По данным ВИУА, за И лет все фракции мельче Змм оказывали примерно одинаковое влияние на урожаи возделываемых культур.

Известняковые туфы (ключевая известь). Содержат от 70 до 90— 98 % СаС0₃ с органическими и минеральными примесями, встречаются в притеррасных поймах, в местах выхода ключей. По внешнему виду это рыхлая, пористая, легко рассыпающаяся масса обычно серого, нередко ржавого, бурого и темного цветов. Известняковые туфы, содержащие не более 30 % влаги, 85 % массы которых мельче 5 мм, разделяют по содержанию СаС0₃ на первый (> 80 %) и второй (70—80 %) сорта.

Озерная известь (гажа). При влажности не более 30 % может содержать 60—95 % СаСОз и примеси разных элементов, органических веществ. Залежи ее находят в высохших водоемах или собирают при очистке дна существующих водоемов и подсушивают. Гажа имеет мелкозернистое сложение, легко рассыпается и является высокоэффективным известковым удобрением.

Торфотуфы. Это богатые известью низинные торфа, содержат 10—20, иногда до 50 % СаС0₃. Ценное известково-органическое удобрение, наиболее эффективное на бедных органическими веществами, нуждающихся в известковании почвах. К сожалению, они малорентабельны, поэтому их лучше применять на близлежащих к месторождениям полях.

Мергель. Содержит 25—50 % СаС0₃, не менее 1 MgC0₃ и 25 % примесей песка, глины и др. Залежи его встречаются в виде рыхлых и плотных масс. Плотный мергель целесообразно на зиму вывозить на поля и размещать небольшими кучками, которые под влиянием смены температуры и влажности к весне рассыпаются на мелкие частицы и после заделки в почву по эффективности не уступают известняковой муке.

Доломитовая природная мука. При влажности не более 12 % содержит 80 % (и более) карбонатов в пересчете на СаС0₃ и состоит из карбонатов кальция и магния с разными примедями. По гранулометрическому составу она обычно представляет массу 50—70 % < 0,25 мм и не менее 85 % < 5 мм. Это очень ценное известковое удобрение, которое благодаря содержащемуся магнию может быть гораздо эффективнее известняковой муки на почвах легкого гранулометрического состава.

4.6. ЭФФЕКТИВНОСТЬ ИЗВЕСТКОВАНИЯ ПОЧВ

Качественное известкование нуждающихся в нем почв — первейший и обязательный элемент системы удобрения агроценозов. Его следует проводить на основании проектно-сметной документации, которая разрабатывается проектно-изыскательными центрами (станциями) химизации и другими организациями по заявкам землепользователей.

Специалисты Агрохимслужбы и хозяйств организуют и осуществляют контроль за качеством известковых материалов, их хранением и применением. Высокая эффективность известкования достигается только при строгом соблюдении (и соответствующем контроле) всесторонне обоснованных технологий известкования: места, дозы, сроков, и способов внесения извести в каждом агроценозе с учетом агрохимических свойств почв, биологических особенностей и существующего чередования культур, качества и формы известковых материалов и материально-технической обеспеченности этих работ.

Эффективность известкования, по обобщенным ВИУА результатам 2300 учетов под отдельными культурами и в агроценозах, возрастает с переходом от слабо- к средне- и сильнокислым почвам и на почвах с одинаковой кислотностью с увеличением доз извести (табл. 42).

Известкование улучшает и качество получаемой продукции: повышается содержание сахаров в корнеплодах, жира и белка в семенах, каротина и аскорбиновой кислоты в овощах и травах, улучшаются посевные качества семян.

Известкование должно предшествовать (или сочетаться) внесению органических и минеральных удобрений, так как это резко повышает их взаимную эффективность. Под влиянием извести ускоряются процессы минерализации питательных элементов органических удобрений, использование их растениями и, следовательно, одновременно усиливается положительное влияние вносимой извести на свойства почвы и растения. Сочетание извести с органическими удобрениями нередко позволяет вдвое уменьшить их дозу без существенного снижения эффективности под первой культурой и тем самым вдвое увеличить удобряемую площадь. Эффективность минеральных удобрений (особенно их физиологически кислых форм) на фоне извести возрастает в 2—3 раза и более. Причем прибавки урожаев при совместном применении извести и минеральных удобрений, как правило, выше суммы прибавок при их раздельном применении.

Результаты многочисленных полевых опытов показывают, что известкование кислых почв экономически очень выгодно, а все затраты на известкование в зависимости от состава культур, доз извести и удобрений окупаются прибавками уже первых урожаев одной, двух или максимум трех культур.

Среднегодовая прибавка продуктивности культур на супесчаной почве вдлительном опыте в зависимости от доз извести (0,5—2,5 Н_г) составила 0,31—0,7 т зерновых единиц с 1 га. Чистый доход возрастал уменьшающимися темпами с увеличением доз извести и минеральных удобрений, а окупаемость каждого рубля затрат при этом снижалась, но максимальной была при дозах извести 0,5— 1,5 Н_г.

В другом длительном опыте на легкосуглинистой почве (по данным ВИУА) максимальную среднегодовую за 9 лет прибавку продуктивности (9,6 ц зерн. ед. с 1 га) обеспечила доза извести, равная 1,5 Н_г, а окупаемость рубля затрат на известкование с увеличением доз (0,5—1,5 Н_г) извести снижалась с 4,0 до 1,8 руб.

Поддерживающее известкование слабокислых почв также экономически выгодно. При возрастании доз извести с 2,1 до 6,3 т/га окупаемость каждого рубля затрат по севообороту в среднем за 11 лет составила 3,9—3,6 руб.

Доля участия отдельных культур в окупаемости поддерживающего (повторного) известкования показана в таблице 43.

С учетом конъюнктуры рынка в новых экономических условиях в отдельных регионах России фактические величины чистого дохода, рентабельности, окупаемости затрат при известковании под отдельными культурами, естественно, могут сильно отличаться от приведенных ранее. Несомненно, одно — каждый производитель сельскохозяйственной продукции должен знать, что известкование почв, нуждающихся в этом мероприятии, — первейший и обязательный элемент системы удобрения при любых экономических условиях хозяйствования.

4.7. ГИПСОВАНИЕ СОЛОНЦЕВАТЫХ И СОЛОНЦОВЫХ ПОЧВ

Гипсование — химическая мелиорация с помощью гипса (CaS0₄ • 2Н₂0) солонцовых почв, имеющих высокую долю натрия в ППК и щелочную реакцию, что и обусловливает неблагоприятные физические, химические, физико-химические и биологические свойства и низкое плодородие почв. Подоле натрия в ППК почвы подразделяют на слабосолонцеватые (5—10 %), солонцеватые (10— 20 %) и солонцы (более 20 %); концентрация водорастворимых солей в солонцах обычно не более 0,25 % от их массы.

Пептизированные натрием органические и минеральные коллоиды вымываются из верхних в нижние слои почвы и образуют плотный солонцовый горизонт. По глубине залегания солонцового горизонта выделяют мелкие, или корковые (не более 7 см от поверхности почвы), среднестолбчатые (на глубине 7—15 см) и глубокостолбчатые (глубже 15 см) разности солонцов. Солонцы отличаются неблагоприятным водно-воздушным режимом: при увлажнении солонцовый горизонт набухает, становится практически водонепроницаемым, очень вязким, а при подсыхании превращается в твердую плотную массу. Все это служит серьезной преградой для корней растений и не поддается механической обработке.

Натрий, поглощенный ППК, вытесняется угольной кислотой или ее солями; при этом образуются карбонаты и гидрокарбонаты, гидролитически щелочные соли натрия, которые и создают повышенную щелочность (pH > 9) почвенного раствора:

[ППК]^ +Н₂С0₃ —>[ППК]^З_а +NaHC0₃;

[ППК]й_а +NaHC0₃ ->[ППК][! +Na₂C0₃.

Щелочная реакция неблагоприятна для большинства сельскохозяйственных культур и почвенных микроорганизмов и снижает растворимость и доступность растениям фосфора, железа, марганца, бора. Поэтому без нейтрализации щелочности урожаи культур на таких почвах очень низкие и плохого качества.

Солонцы размещаются пятнами различного размера (от нескольких до сотен метров в поперечнике) среди преобладающих зональных почв (каштановые, бурые почвы, черноземы) лесостепной, степной и полупустынной зон.

Коренное улучшение солонцов достигается заменой в ППК натрия на кальций, удалением образующихся солей натрия промывкой и разрушением солонцового горизонта.

В лесостепной зоне основное направление мелиорации солонцов — гипсование. В степной зоне эффективность гипсования значительно ниже; здесь следует ориентироваться на гипсование в первую очередь солонцовых пятен с участием их до 30 % в луговостепных комплексах с залеганием грунтовых вод глубже 1,5—2,0 м. Основным же направлением мелиорации солонцов в степной зоне является обработка их плантажными трехъярусными или другими мелиоративными плугами (самомелиорация) с целью вовлечения в процесс мелиорации имеющегося в почве кальция (СаС0₃ или CaS0₄), расположенного под солонцовым горизонтом.

На некоторых солонцах нужно проводить комплексную мелиорацию, сочетающую мелиоративную обработку с поверхностным внесением стартовых доз гипса для устранения почвенной корки и фитомелиорацию для дополнительной активации самомелиора-ции за счет внутрипочвенных запасов кальция.

4.8. НУЖДАЕМОСТЬ В ГИПСОВАНИИ, ДОЗЫ, СРОКИ И СПОСОБЫ ВНЕСЕНИЯ ГИПСА

Нуждаемость в химической мелиорации солонцовых почв возрастает (от слабой к средней и сильной) при переходе от слабосолонцеватых к солонцеватым почвам и солонцам, т. е. с увеличением доли в ЕКО натрия от 5—10 до 20 % и более. Гипсование необходимо для солонцовых почв (10—20 % натрия) и солонцов (более 20 % натрия в ЕКО).

Улучшение свойств слабосолонцеватых почв, как правило, достигается самомелиорацией, землеванием и фитомелиорацией.

Землевание — перемещение скрепером (бульдозером) на солонцеватые (солонцовые) пятна плодородной почвы прилегающего основного зонального типа (как правило, черноземов) слоем 15— 20 см. При этом в расчете на 1 га попадает около 10 т кальция, часть которого с почвенной влагой вовлекается в мелиорацию лежащего ниже солонцеватого (солонцового) горизонта.

Фитомелиорация эффективна при любых видах мелиорации только при рациональном подборе культур и оптимальных технологиях их выращивания. В России разработаны региональные группировки культур по соле- и солонцеустойчивости, устойчивости к засухе, переувлажнению и другим неблагоприятным условиям. Нужно только подобрать оптимальные для конкретных условий сочетания культур и чередование их в севообороте. Например, в структуре мелиоративного севооборота доли пара и имеющихся видов культур (однолетние, донник, люцерна, многолетние злаки и др.) должны способствовать интенсивному рассолению и рассо-лонцеванию с применяемыми видами мелиорации (гипсование, кислование, самогипсование, землевание).

Перекос в структуре мелиоративных севооборотов, например в преобладании многолетних трав в богарных условиях степной зоны, снизит интенсивность рассоления, а при господстве зернопаровых звеньев (севооборотов) приведет к дефициту органического вещества в почве. Следовательно, фитомелиорация в комплексе с другими видами мелиорации должна обеспечивать оптимальный режим органического вещества в почве для улучшения водопрочной структуры, повышения биологической активности и интенсификации взаимодействия каждого мелиоранта с ПП К.

Дозы гипса определяют по эквивалентным количествам натрия в ППК, которые должны быть заменены на кальций. Разница между общим количеством обменного натрия (Na) и безопасным его содержанием (Na — КТ) в почве (обычно 5—10 % от ЕКО, т. е. К= 0,05—0,1) и составляет количество натрия, подлежащее замене на кальций. Для замещения 1 г натрия по эквивалентной массе необходимо 0,086 г CaS0₄ • 2Н₂0, а для замещения его избытка в 1г почвы до безопасного содержания — 0,086 (Na — КТ)/\00 г (CaS0₄ • 2Н₂0). Тогда для слоя почвы толщиной 1 см на площади в 1 га(10⁸ см²) доза гипса Д (т/га) составит:

Д= 0,086(Na - КТ) • 10⁸/(Ю0 • 10⁶) = 0,086 (Na - КТ),

а из всего мелиорируемого слоя (Я, см) почвы при объемной массе d (г/см³) эквивалентная доза гипса Д (т/га) составит:

Д= 0,086(Na - KT)Hd,

где 0,086 — 1 мг • экв CaS0₄ 2Н₂0 (г); Na — содержание натрия; А'—допустимое содержание натрия в долях ЕКО (0,05 — 0,1); Т— ЕКО в мг • экв/100 г почвы; Я — мощность мелиорируемого слоя, см; d — объемная масса мелиорируемого слоя, г/см³.

Например, в массиве южного чернозема солонец характеризуется ЕКО — Т— 20, содержание натрия (Na) = 5 мг • экв/100 г почвы, мощность мелиорируемого слоя Я = 20 см и объемная масса мелиорируемого слоя d=\,l г/см³. Тогда доза гипса CaS0₄ • 2Н₂0 составит:

Д= 0,086(5 -0,1 -20) -20- 1,7 = 8,8 т/га.

С учетом содержания действующего вещества в применяемых для гипсования материалах дозу конкретного из них (Д_ф, т/га) рассчитывают по формуле

Дф = Д,, • 100/%_д„

Для определения ориентировочных доз гипса можно пользоваться рекомендациями зональных научно-исследовательских и проектно-изыскательских учреждений: в зоне черноземов — на корковых содовых солонцах 8—10 (и более) т/га, а при слабой щелочности 3—4 т/га, на средне- и глубокостолбчатых солонцах —

3—4 т/га, а при наличии соды 5—10 т/га; в зонах каштановых и бурых почв — на солонцеватых почвах 1—3 т/га, на средне- и глубокостолбчатых солонцах 3—5 т/га, на корковых хлоридно-сульфат-ных солонцах 5—8 т/га.

Существуют и другие методы определения доз гипса.

Мелиорирующее действие материалов, содержащих гипс, зависит от скорости его растворения, которая определяется влажностью почвы, гранулометрическим составом мелиоранта и степенью перемешивания его с солонцовым слоем. Поэтому при орошении дозы гипса могут быть снижены на 25—30 %, а в богарных условиях его лучше вносить под чистые пары, в отсутствие паров — при основной обработке под однолетние травы, пропашные культуры и яровые зерновые.

На корковых солонцах большую часть дозы вносят после вспашки под культивацию. На средне- и глубокостолбчатых солонцах с мощностью гумусового горизонта не менее 20 см гипс вносят под основную обработку плугами с предплужниками, при меньшей мощности гумусового горизонта — в два приема: под вспашку и после нее — под культивацию. Причем соотношение первой и второй частей дозы определяется количеством выворачиваемого плугами на поверхность солонцового горизонта: чем его больше, тем большая часть дозы вносится после вспашки. Большие дозы гипса можно давать постепенно, в течение двухтрех лет.

4.9. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ГИПСА С ПОЧВОЙ И РАСТЕНИЯМИ

Гипс, попадая в щелочную среду, устраняет из почвенного раствора соду:

Na₂C0₃ + CaS0₄ -> CaC0₃ + Na₂S0₄, а кальций постепенно вытесняет натрий из ППК:

[ППК]5^ +CaS0₄ ->[nnK]Ca+Na₂S0₄.

Образующийся сульфат натрия — нейтральная соль — в небольших количествах не вредит растениям, но при гипсовании солонцов (содержание натрия более 20 % ЕКО) его следует удалять вымыванием из корнеобитаемого слоя.

Устранение соды из почвенного раствора и замена в ПП К натрия на кальций если не ликвидируют, то снижают щелочность среды. Это сопровождается коагуляцией почвенных коллоидов, что улучшает физические, физико-химические и биологические свойства солонцовых почв, следовательно, облегчается их обработка, улучшаются аэрация и водопроницаемость. Благодаря комплексной мелиорации создаются благоприятные условия для возделываемых культур и почвенных микроорганизмов, остатки которых, пополняя запасы лабильных органических веществ (ЛОВ), взаимодействуют с возросшим количеством кальция и образуют прочную комковатую структуру.

Взаимодействуя с почвой, гипс одновременно действует на растения, так как является дополнительным источником кальция и серы и может быть эффективным удобрением для кальций- и серолюбивых культур на любых (а не только на щелочных) почвах.

Теперь рассмотрим роль и значение серы для растений и почв.

Сера — необходимый для роста и развития растений элемент, влияющий не только на величину, но и на качество получаемой продукции. Растения поглощают серу из почвы в виде аниона

SO^“, источником, которого являются соли серной кислоты (CaS0₄, MgS0₄, K₂S0₄, (NH₄)₂S0₄ и др.), но могут поглощать ее листьями из воздуха в виде сернистого газа S0₂.

В растениях основная часть серы находится в органической форме в составе белков, аминокислот, жиров, витаминов, ферментов и других соединений, а небольшая часть — в минеральной (преимущественно в виде CaS0₄) форме.

По органам растений содержание серы снижается с переходом от семян к листьям, стеблям и корням. Например, в зерновых колосовых содержание серы (в процентах S0₂ на сухое вещество) в зерне составляет 0,30—0,45, в соломе —0,12; в семенах бобовых культур ее больше (0,60—0,80), чем злаковых; у картофеля в клубнях около 0,35, в ботве 0,55; в корнях сахарной свеклы около 0,2, в ботве до 1,0.

Максимальное содержание серы наблюдается в растениях семейств бобовых и капустных, значительное—лилейных и минимальное — злаковых. Хозяйственный вынос со средними урожаями (2 т/га) зерновых колосовых составляет 7—15 кг/га, бобовых трав — 20—30, корнеплодов свеклы — 30—40, капусты — 50— 80 кг/га.

В почвах общие запасы серы достаточны, но 70—90 % ее находится в органической, недоступной для растений форме и становится доступной только после разложения и минерализации органического вещества. Серобактерии окисляют органическую серу

до серной кислоты, ионы SO^“ которой образуют соли с различными металлами.

Доступных (усвояемых) для растений минеральных форм серы в почвах обычно немного, однако выбросы S0₂ промышленных и бытовых предприятий попадают с осадками в почву. Внесение органических и некоторых минеральных [(NH₄)₂S0₄, K₂S0₄, Ca(H₂P0₄) • CaS0₄ и др.] удобрений компенсируют возможный дефицит усвояемой серы. Поэтому возделываемые культуры на большинстве почв не испытывают недостатка в сере.

На бедных органическим веществом почвах при недостатке органических и минеральных удобрений, а также на более окультуренных почвах с ростом интенсификации производства может возникнуть дефицит усвояемых форм серы.

По данным полевых опытов, при внесении гипса в качестве удобрения в дозе 300—500 кг/га под клевер на дерново-подзолистых тяжелосуглинистых почвах средняя прибавка урожая сена составила 1,62 т/га, на средних и легких суглинистых почвах — 1,11, на супесях — 0,72, на серых лесных почвах и выщелоченных черноземах — 0,65 т/га. Действие гипса на урожайность клевера и других культур на кислых почвах обусловлено не только повышением обеспеченности кальцием и серой, но и тем, что при повышении в растворе концентрации кальция растения легче переносят кислую реакцию и получают больше калия, так как его больше вытесняется при этом из ППК.

4.10. МАТЕРИАЛЫ И ЭФФЕКТИВНОСТЬ ГИПСОВАНИЯ

Гипс сыромолотый (CaS0₄ • 2Н₂0). Серый или белый порошок, содержащий 71— 73 % CaS0₄. Его получают при размоле природного гипса. В воде растворяется слабо, однако лучше известняка, поэтому очень важна тонина помола. Стандартный гранулометрический состав следующий: все частицы имеют размер <1 мм, в том числе не менее 70 % частиц размером <0,25 мм при влажности не более 8 %. При большей влажности гипс слеживается и превращается в глыбы и комки.

Фосфогипс. Это отходы производства двойного суперфосфата и преципитата — серый или белый порошок (мука), содержит 70— 75 % CaS0₄ и 2—3 % Р₂0₃. Более эффективен, чем гипс, при внесении в эквивалентных дозах. При увлажнении слеживается, поэтому его, как и гипс сыромолотый, содержат в сухих хранилищах.

Глиногипс. Это природные залежи рыхлой, не требующей размола породы, содержащей 60—90 % CaS0₄ и 1 — 11 % глины.

Пиритные огарки, технические кислоты (H₂S0₄, HN0₃, H₃P0₄). Их также можно использовать для кислования щелочных почв. Это более быстрый и эффективный, но экономически значительно более дорогой способ (путь) устранения щелочности почвенного раствора и замены в ППК натрия на водород, хотя при этом улучшаются питание растений и обеспеченность почвы азотом, фосфором и другими питательными элементами.

Эффективность гипсования солонцов лесостепной зоны доказана не только в опытных, но и в производственных условиях. Прибавка урожаев зерна колосовых культур ежегодно в течение 7—8 лет после однократного внесения гипса в дозе около 10 т/га составляет 0,5 т/га. В степной зоне эффективность гипсования ниже: на лугово-степных солонцах ежегодная прибавка урожайности зерновых в среднем за 8—10 лет составляет 0,3—0,4 т/га.

Самомелиорация — обработка степных и лугово-степных солонцов плантажными трехъярусными и другими мелиоративными плугами. В степной зоне при однократном ее применении получают устойчивые прибавки урожаев зерновых культур (0,4—0,6 т/га) и сена трав (0,7—0,8 т/га).

В богарных (неорошаемых) условиях вследствие медленного взаимодействия мелиорантов с почвой положительное действие продолжается долго, а полный эффект достигается через 4—5 лет и более. Для повышения эффективности гипсования важно улучшить влагообеспеченность богарных почв (различные приемы снегозадержания, глубокая заделка мелиоранта и др.) и прежде всего гипсовать орошаемые комплексы почв с солонцами. При орошении возникает опасность вторичного засоления солонцовых почв, поэтому необходимо принять нужные меры для его предотвращения.

Эффективность гипсования почв возрастает при сочетании этого приема с применением органических и минеральных удобрений. Среди минеральных удобрений наиболее эффективны их физиологически и гидролитически кислые формы.

Изменения агрохимических и физических свойств солонцовых почв, хотя и происходят медленно, сохраняются длительное время, поэтому повторные мелиорации в случае необходимости осуществляют не ранее чем через 10 лет и более.

Контрольные вопросы и задания

1. Назовите группы культур по отношению к реакции почв. 2. В чем проявляется отрицательное действие кислотности почв на растения? 3. Каковы роль и значение кальция и магния в питании растений? 4. Каково влияние кальция и магния на агрохимические и физические свойства почв? 5. Каковы критерии нуждаемости почв в известковании? 6. Расскажите о методах определения доз извести и способах ее внесения. 7. Что вы знаете о реакциях взаимодействия извести с почвой? 8. Каковы статьи прихода и расхода в балансе кальция? 9. Что можно определить по результатам баланса кальция? 10. Чем отличаются мелиоративное и поддерживающее известкования? 11. Назовите виды и формы известковых удобрений. 12. Каковы требования к качеству удобрений и известкованию почв?

13. Как определить эффективность известкования почв? 14. Есть ли способы и приемы повышения эффективности известкования? 15. В чем особенности известкования почв в севооборотах со льном и картофелем? 16. Какие почвы и по каким показателям нуждаются в гипсовании? 17. Как определить нуждаемость в мелиорации и дозу гипса? 18. Назовите материалы и приемы для гипсования почв. 19. Какие процессы происходят в почве при гипсовании? 20. Каковы приемы повышения эффективности гипсования? 21. Что вы знаете о применении гипса на кислых и нейтральных почвах?