Тема 5. Химическая мелиорация почв

1. Отношение с-х растений и микроорганизмов к реакции почвы

2. Взаимодействие извести с почвой.

3. Значение кальция и магния для питания растений.

4. Определение необходимости известкования. Расчет доз извести.

5. Известковые удобрения.

6. Сроки и способы внесения извести.

7. Гипсование солонцеватых и солонцовых почв.

Отношение с-х растений к реакции почвы

Оптимальные для большинства возделываемых с-х культур является слабокислая и близкая к нейтральной реакция почв.

По отношению к кислотности среды и следовательно к эффективности известкования возделываемые растения разделяются на несколько групп

Наиболее чувствительныек кислотности почв opt рН 6,5-7,5. Нуждаемость в известковании уже на слабокислых почвах (люцерна, эспарцет, сахарная, столовая и кормовая свекла,белокачанная капуста, конопля, хлопчатник).

Чувствительные к кислотности почв optрН 6-7. Нуждаемость в известковании на среднекислых почвах (озимая пшеница,кукуруза, подсолнечник, вика, клевер, огурец, лук, чеснок, цветная капуста, ячмень).

Устойчивые к повышенной кислотности почв растут в большом интервале рН от 5 до 7,5. Известкование проводят на сильно и среднекислых почвах (рожь, овес,просо, гречиха, томат, редис, морковь).

Устойчивые к повышенной кислотности почв, но трудно переносят избыток Са растут в интервале рНот 4,5 до 6,5. (картофель, малина, земляника, крыжовник).

Максимально устойчивыек повышенной кислотности почв растут при рН от 4,5 до 5,0. (люпин, щавель, чайный куст).

Почвенные микроорганизмы также неодинаково реагируют на кислотность.

Плесневые грибы, среди которых немало паразитов и возбудителей различных болезней с-хкультур, лучше развиваются на кислых рН 3-6 средах.

Положительно влияющие на питание растений микроорганизмы (аммонификаторы, азотфиксаторы,нитрифицирующие) наиболее активно развиваются в близких к нейтральной (6,5-7,5).

Значение кальция и магния для питания растений

Кальций необходим для нормального роста надземных органов и корней растений. При его недостатке нарушается физиологическая уравновешенность раствора, нарушается поглощение растениями питательных веществ. При недостатке кальция задерживается рост листьев, на них появляются светло-желтые пятна, затем они отмирают, кальция больше содержится в старых листьях, чем в молодых.Ускоряет распад запасных белковых веществ семени при прорастании, регулирует кислотно-щелочное равновесие в растениях и потребление ими воды. Кальций поступает в растение в течении всего периода активного роста. Больше всего кальция потребляет капуста, люцерна,клевер. Картофель, люпин и лен, страдающий от избытка воднорастворимогокальция в почве и отрицательно реагирует на известкование высокими дозами. Потери кальция из почвы происходят в результате выщелачивания, вынос его с урожаем.

Магний входит в состав молекулы хлорофилла и принимает участие в фотосинтезе. Содержится главным образом в растущих частях и семенах растений. Наибольшее количество магния поглощает картофель,сахарная свекла зернобобовые и бобовые травы. В почвах магния меньше, чем кальция.На почвах бедных обменным магнием, необходимо вносить известковые удобрения, содержащие магний. Таким образом, при известковании кислых почв улучшается питание растенийN, P, Ca, Mg, Mo.

При внесении полной дозы устраняется актуальная и обменная кислотность, снижается гидролитическая кислотность.Чем меньше доза извести, тем сильнее уменьшается кислотность. Создается благоприятная среда для роста растений и жизнедеятельности полезных микроорганизмов. Улучшает структуру почвы, повышает ее водопрочность. Улучшается питание фосфором.

Определение нуждаемости,доз и места внесения извести

Ориентировочно необходимость известкования можно определить по состоянию роста и развития с-х растений. Изреженные посевы плохо растущих клевера, люцерны,сахарной свеклы, озимой пшеницы. Обилие на полях лютика ползучего, щавелька, ситника, багульника и др. Свидетельствует о повышении кислотности. Более точное степень нуждаемости растений в известковании можно установить на основании агрохимического анализа почв, определяя величину обменной кислотностирНс и степени насыщенности почв основаниями.

В зависимости от обменной кислотности почвы по степени нуждаемости в известковании:

рН менее 4,5 – сильная

рН 4,6-5,0 – средняя

рН от 5,1 до 5,5 – слабая

рН более 5,5 – не нуждается

почвы с рН от 4,5 до 5,5 по одной величине рНдифференцируется слабо. Важно учитывать содержание в почве подвижных соединенийалюминя и марганца, степень насыщенности почв основаниями и механический состав.

В зависимости от степени насыщенности почв основаниями почвы делятся на группы:

V меньше 50% - сильная

V 50-70% - средняя

V 71-80 - слабая

V более 80% - не нуждается

При проведении известкования очень важно установить оптимальную дозу извести в соответствии с особенностями почвы и возделываемых с-х культур. Более точную дозу извести можно определить по гидролитической кислотности.

Д_СаСО3 = Нг * 1,5 (т/га)

Нг – гидролитическая кислотность в мг. экв/100г почвы.

Исследования показали,что довести реакцию до слабокислой можно устранив 2/3 величины гидролитической кислотности.Поэтому в большинстве случаев вносят 2/3 от полной дозы извести. Если для известкования применяют известковые удобрения, то дозу извести умножают на коэффициенты: MgCO₃– 0,84; CaO – 0,56; Ca(OH)₂– 0,74.

Способы внесения извести – осенью под вспашку, весной под перепашку.

Известковые удобрения подразделяют на 3 группы

Промышленного производства, получаемые размолом карбонатных пород (известковая и доломитовая мука)

Отходы промышленности богатые известью (металлургические шлаки,цементная пыль, дефекат, сланцевая зола

Местные удобрения из рыхлых (мягких) карбонатных пород (туф, мергель)

Известняки состоят в основном из СаСO₃ и часто обогащены (10-15% MgO)карбонатом магния.

Доломиты состоят из СаСО₃– 54,4%

MgCO3 – 45.6%/ Наиболее мягким является мел, содержит 55% CO и 0,6% MgO.

Известковая и доломитовая мука получается при размоле известняков и доломитов производят 2-х классов пылящей и слабопылящей.

1 сорт не менее 88% и2-ой сорт не менее 85% СаСО₃ 1 кл. более тонкий помол, чем 2-ой.

Отходы промышленности

Жженая известь – получается при обжиге карбонатных пород

При открытом хранении,образуют гидроксиды – известь пушонку– растворимость в 100 раз больше, чем СаСО₃, поэтому в первые годы эффективнее,чем доломитовая мука

Гашенная известь получается на известковых заводах и при производстве хлорной извести. По нейтрализующей способности1 т Са(ОН)₂ эквивалентна 1,35 т СаСО₃

Сланцевая зола – получается при сжигании горючих сланцев на предприятиях и электростанциях содержит 30-40% СаО, 1,5-3,8% MgO, а так же немного К, Na, P, S и некоторые микроэлементы. По нейтрализующей способности должна соответствовать не менее 60% СаСО₃. Большая часть кальция и магния находятся в виде менее растворимых, чем СаСО₃, кремнекислых формах, поэтому нейтрализация происходит медленнее.

Дефекат – отходы свеклосахарных заводов, содержит СаСО₃, Са(ОН)₂,органическое вещество N, P,K и микроэлементы должен соответствовать по нейтрализующей способности по содержанию

СаСО₃ не менее60% - 1 класс, не менее 40% - 2-ой класс.

Дефекат значительно превосходит по эффективности известняковую муку.

Шлаки сталеплавильные– должны содержать не менее 80% СаСО₃ по нейтрализующей способности.Большая часть Са в шлаках содержится в виде силикатовCaSiO₃; Ca₂SiO₄, менее ратсворим,чем CaCO₃, поэтому тонина размола очень важна. Кремниваякислота усиливает связывание подвижного алюминия в почвах, что увеличивает подвижное содержание фосфора.

Местные известковые удобрения

Известняковые туфы (ключевая известь) – 70-90-98% СаСО₃ с органическими и минеральными примесями,встречаются в притеррасных поймах, в местах выхода ключей. Рыхлая, пористая, легко рассыпается серого, бурого цветов.

Озерная известь (гажа) – может содержать 60-95% СаСО₃ и примеси рыхлых элементов. Залежи в высохших водоемах. Легко рассыпается.

Мергель – содержит 25-50%СаСО₃, не менее 1% MgCO₃ и 25% примесей песка, глины. Залежи в виде рыхлых и плотных масс. По эффективности не уступает известняковой муки.

Гипсование солонцеватых и солонцовых почв

Внесение в почву гипса для химической мелиорации солонцовых почв называется гипсование.

Солонцовые почвы характеризуются большим количеством натрия в ППК и щелочной реакцией почвенного раствора

При содержании поглощенного натрия не более 3-5% емкости поглощения почвы считают несолонцеватыми

5-10% - слабосолонцеватыми

10-20% - солонцеватыми

менее 20% - солонцами.

Остальная часть емкости поглощения заполнена кальцием и магнием.

Иногда поглощенный натрий в солонцах достигает 80% и более от емкости поглощения

Неблагоприятные физические,физико-химические и биологические свойства и низкое плодородие солонцов обуславливается главным образом большим содержанием в них поглощенного натрия. Почвенные агрегаты распыляются, пептизированные коллоиды разрушаются и вымываются из верхних слоев почвы в нижние, образуя плотный солонцовый горизонт.

Солонцы подразделяются на

Мелкие или корковые –солонцовый горизонт залегает на глубине не более 7 см

Среднестолбчатые – на глубине 7-15 см

Глубокостолбчатые более 15 см.

Солонцовые почвы характеризуются большой связностью, распылимостью, неблагоприятным водным и воздушным режимом. Во влажном состоянии солонцовый горизонт сильно набухает, препятствует проникновению внутрь корневой системы растений.

В результате обменной реакции между поглощенным натрием и бикарбонатом кальция и угольной кислотой в почвенном растворе солонцовых почв образуется углекислые соли натрия (NaHCO₃ Na₂CO₃),которые будучи гидролитически щелочными создают повышенную щелочность раствора (рН 9 и выше).

При щелочной реакции нарушается обмен веществ в растениях, уменьшается доступность Fe, Mn,B,P и Mgв почве. Урожаи низкие и плохого качества. Для коренного улучшения свойств солонцовых почв, необходимо устранить из них соду, поглощенный натрий в ППК заменить кальцием,образующийся сульфат натрия удалить промыванием, а так же разрушить плотный солонцовый горизонт.

Помимо солонцовых почв встречаются засоленные – почвы, в которых кроме поглощенного натрия содержится значительное количество водорастворимых солей карбонатов,сульфатов, хлоридов натрия, кальция, магния.

Слабосолончаковые – более 0,25% солей находится на глубине 80-150 см

Солончаковатые - более0,25% солей находится на глубине 30-80 см

Солончаковые - более0,25% солей находится на глубине 5-30 см

Солончаки – в самом верхнем слое почвы содержится не менее 1% солей

Количество солей в солончаках колеблется от 1 до 10% и более

Солончаки разделяются на сульфатные, содовые, хлоридные и смешанные.

Солончаки не пригодны для возделывания культурных растений. Их промывают водой при обильном орошении.

Гипсование необходимо при содержании более 10% поглощенного натрия от общей емкости поглощения.

Слабосолонцеватые почвы(натрия менее 10%) улучшают внесением больших доз органических удобрений с постепенным углубление пахотного слоя, посевом люцерны и др. культур, которые аккумулируют кальций из почвы в корнях. Землевание – перемещение плодородного слоя на солонцеватые почвы.

При внесении в почву гипса в почвенном растворе устраняется сода, а поглощенный натрий вытесняется и заменяется кальцием с образование сульфата натрия:

При образовании в растворе небольшого количества Na₂SO₄ не оказывает вредного действия на растения, но при гипсовании солонцов, содержащих более 20% натрия от емкости поглощения, появляется большое количество Na₂SO₄

И его необходимо удалять из почвы орошением. Под влиянием гипсования улучшаются физические, физико-химические, биологические свойства солонцеватых почв, повышает их плодородие.

Дозу гипса устанавливают в зависимости от содержания в почве поглощенного натрия по формуле:

Доза_CaSO4*2H2O= 0.086(Na – 0.05T)*H*d(т/га)

Na – содержание поглощенного натрия (мг экв/100г почвы)

T – емеость поглощения (мг экв/100г почвы)

0.086 – 1 мг экв CaSO4*2H2O (г)

H – глубина пахотного слоя (см)

d – объемный вес солонцового горизонта г/см3

Допустимое количество натрия равняется 5% от общей емкости поглощения почвы, или 0,05 Т

На корковых солонцах большую часть дозы вносят после вспашки под культивацию

На средне и глубокостолбчатых – гипс вносят под основную обработку плугами с предплужниками. Большие дозы гипса можно давать в течение 2-3 лет.

Материалы гипсования

Гипс сыромолотый CaSO₄*2H₂O - серый или белый порошок, содержит 71-73% _CaSO4. Его получают при размоле природного гипса.

Фосфогипс – отходы производства двойного суперфосфата и преципитата – серый и белый порошок (мука), содержит 75% CaSO₄ и 2-3%Р₂О₅. Более эффективен, чем гипс при увлажнении слеживается.

Глиногипс – природные залежи рыхлой породы – 60-90% CaSO₄; 1-11% глина. Пиритные огарки, технические кислоты (H₂SO₄, HNO₃, H₃PO₄). Экономически дорогой способ.

Прибавка урожаев от гипсования колосовых – 0,5 т/га ежегодно в течение 7-8 лет после однократного внесения 10 т/га.Повтор мелиорации не раньше, чем 10 лет.