Мелиорация кислых почв

МЕЛИОРАЦИЯ ПОЧВ

МЕЛИОРАЦИЯ КИСЛЫХ ПОЧВ

О.В. КОРМИЛИЦЫНА, В.В. БОНДАРЕНКО

Теоретическое и практическое обоснование необходимости известкования почв было дано в работах Д.Н. Прянишникова [3], К.К. Гедройца (1955) и других [4]. Последующие исследования позволили разработать конкретные приемы мелиорации кислых почв в зависимости от почвенно-климатических условий.

Известкование - внесение в почву кальция (или/и магния) в виде карбонатов, оксидов и гидрооксидов для нейтрализации кислотности. Это прием химической мелиорации, направленный не только на нейтрализацию избыточной кислотности почвы, но и на улучшение ее агрохимических, агрофизических и биологических свойств, обеспечение растений кальцием и магнием, мобилизацию и иммобилизацию макро- и микроэлементов в почве, создание оптимальных физических, водно-физических, воздушных и других условий жизни культурных растений.

Необходимость известкования ориентировочно можно определить по некоторым внешним признакам почв. Считается, что сильнокислые почвы имеют белесый оттенок, ярко выраженный подзолистый горизонт, достигающий 10 см и более. Именно такие почвы требуют известкования в первую очередь.

О повышенной кислотности почвы и необходимости известкования свидетельствует также состояние некоторых культурных растений и развитие сорняков. Плохой рост и сильное изреживание, например клевера, указывает на кислотность почвы. Некоторые травянистые растения (сфагнум компактный, магелланский, бурый, большой, папилозный, гилокомий блестящий, дикранум морщинистый, плаун булавовидный, водяника черная, марьянник луговой, скерда тупоконечная, ожика волосистая, ситник тощий, пушица влагалищная, щучка луговик извилистый), как правило, произрастают на сильнокислых и кислых почвах [8].

Более точно степень нуждаемости растений в известковании рекомендуется опреде-

лять на основе агрохимического анализа почвы по величинам обменной кислотности (pH солевой вытяжки) и степени насыщенности ее основаниями (V). При равных значениях pH почвы с более высокой степенью насыщенности основаниями слабее нуждаются в известковании. Потребность в известковании можно определить еще точнее [5], учитывая одновременно величину pH солевой вытяжки, степень насыщенности основаниями и гранулометрический состав почвы (табл. 1).

Таблица 1

Оценка потребности в известковании в зависимости от свойств почвы

Почвы Потребность в известковании

Слабая Отсутствует

рН солевое V, % рН солевое V, %

Тяжелые и среднесуглинистые 5,5-6,0 60-70 6,0 70

5,0-5,5 65-75 5,5 75

4,5-5,0 70-80 5,0 80

Легкосуглинис- тые 5,0-6,0 55-65 6,0 65

5,0-5,5 60-70 5,5 70

4,5-5,0 65-75 5,0 75

Супесчаные и песчаные 5,5-6,0 45-55 6,0 55

5,0-5,5 50-60 5,5 60

4,5-5,0 55-65 5,0 65

По этим данным колхозы и совхозы с помощью зональных агрохимических лабораторий и проектно-изыскательских станций химизации составляли картограммы кислотности почв, на основе которых определяли очередность известкования почв полей. В первую очередь известкование проводили для почв сильной степени нуждаемости в известковании, затем - средней, последними известковали почвы со слабой потребностью в известковании.

Количество извести, необходимое для уменьшения повышенной кислотности пахотного слоя почвы до слабокислой (рН водной вытяжки 6,2-6,5; солевой вытяжки 5,6-5,8; степени насыщенности основаниями от 80

84

ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 7/2007

МЕЛИОРАЦИЯ ПОЧВ

до 95 %), называют полной дозой извести. В настоящее время полные дозы извести устанавливаются исходя из размеров гидролитической кислотности.

При правильной системе удобрений известкование должно нейтрализовать только обменную кислотность почв. Однако вследствие плохого перемешивания извести с почвой и в особенности при наличии в севообороте растений с повышенной чувствительностью к кислотности почв известковые удобрения вносят в больших количествах. Поэтому дозы извести традиционно вычисляют по величине гидролитической кислотности почв, определив тем самым полную ее дозу. Полная доза - теоретическая норма извести, определенная по гидролитической кислотности, которая при полном растворении извести доводит реакцию почвы до щелочной. Однако в полевых условиях из-за недостаточного перемешивания и медленного взаимодействия извести с почвой этого не происходит. Кислотность почвы в этом случае повышается до слабокислой или близкой к нейтральной.

Вычисление полной дозы извести по гидролитической кислотности производят следующим известным способом. Первым шагом расчета служит определение веса пахотного горизонта почвы перемножением значений: мощности пахотного горизонта, плотности почвы и количества квадратных сантиметров в 1 га. Следующий шаг - вычисление содержания Н-ионов гидролитической кислотности в пахотном горизонте почвы, затем вычисляют количество извести, необходимое для нейтрализации имеющегося количества Н-ионов в почве.

Е.В. Аринушкина приводит следующий пример расчета полной дозы извести [1]. Для расчета она принимает мощность пахотного горизонта, равную 20 см; плотность почвы - 1,5 г/см3; 100 000 000 см2 - количество квадратных сантиметров в 1 га. По этим данным вес пахотного горизонта на площади 1 га равен 20 х 1,5 х 100 000 000 = 3 000 000 000 г или 3 000 000 кг/га. Если гидролитическая кислотность равна 5,4 мг-экв на 100 г почвы, то в 1 кг этой почвы содержание Н-ионов будет равно 54 мг-экв, т.е. 54 мг, или 0,054 г Н+, а в пахотном горизонте на площади 1 га

количество поглощенного водорода составит 0,054 х 3 000 000 = 162 000 г или 162 кг. Поскольку на нейтрализацию 1 мг Н+ затрачивается 50 мг СаСО3, то на 1 кг Н+ потребуется 50 кг СаСО3. Следовательно, на нейтрализацию 162 кг Н-ионов, содержащихся в пахотном горизонте, потребуется 162 х 50 = 8100 кг, т.е. 81 ц/га или 8,1 т/га СаСО3.

Вычисление дозы СаСО3 (т/га) часто упрощают, умножив величину гидролитической кислотности в мг-экв на коэффициент 1,5

ДСаСО3 = Н Х 1,5

где ДСаСОз - полная доза извести, т/га;

Н - величина гидролитической кислотности, мг-экв на 100 г почвы;

1,5 - коэффициент.

Эту формулу часто используют для расчета полной дозы извести кислых почв. Для этого в большинстве случаев величину гидролитической кислотности почвы конкретного участка умножают на «общий» коэффициент 1,5. Однако, не следует забывать, что коэффициент 1,5 получается в результате указанных выше расчетов только в случае, когда плотность пахотного слоя почвы равна

1,5 г/см3. В данном примере это плотность подзолистой тяжелосуглинистой почвы. При иных значениях плотности (не 1,5 г/см3) коэффициенты будут иметь другие значения, численно равные плотности (при мощности слоя 20 см и единицах измерения полной дозы извести - т/га). Поэтому определение полной дозы извести более корректно производить по формуле

ДСаСО3 = Н Х k

где к - коэффициент.

Таблица 2

Значения коэффициента к при разных значениях плотности и мощности слоя почвы

Плотность почвы, г/см3 Значение коэффициента (к) для слоя почвы мощностью

10 см 20 см

1,0 0,50

1,1 0,55

1,2 0,60

1,3 0,65

1,4 0,70

1,5 0,75

ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 7/2007

85

МЕЛИОРАЦИЯ ПОЧВ

Таблица 3

Оптимальные дозы извести на дерново-подзолистых почвах для различных видов сельскохозяйственных растений [2]

Гранулометриче ский состав Оптимальная доза извести в долях от полной нормы Сельскохозяйственные растения

Среднесуглинистые и тяжелосуглинистые 1,00 Рожь, озимая и яровая пшеница, ячмень, овес, кукуруза, сахарная, кормовая и столовая свекла, клевер, люцерна, зерновые бобовые (вика, горох, соя), капуста, лук, свекла

Супесчаные и песчаные 0,75-0,70 Рожь, озимая и яровая пшеница, ячмень, овес, кукуруза, сахарная, кормовая и столовая свекла, клевер, люцерна, зерновые бобовые, капуста, лук

Среднесуглинистые и тяжелосуглинистые 0,25-0,67 Лен, картофель

Супесчаные и песчаные 0,50-0,33 Лен, картофель

Если мощность мелиорируемого слоя почвы иная, например 10 см, то определив значения плотности почвы, можно получить коэффициенты для расчета полной дозы извести (табл. 2), выражаемой в т/га (или в г/м2 - значения в скобках).

Кроме того, необходимо учитывать, что полная доза извести не для всех растений является оптимальной. Оптимальной дозой извести является та, которая сохраняет устойчивое и длительное действие на урожай культуры и обеспечивает получение высокого экономического эффекта. Оптимальная доза может соответствовать гидролитической кислотности или составлять ее часть. Поэтому при установлении доз извести для конкретных условий в сельском хозяйстве, кроме величины гидролитической кислотности, учитывают особенности культур и гранулометрический состав почвы. Полная доза, рассчитанная по гидролитической кислотности, не является оптимальной для всех растений и на всех почвах. Поэтому для сельскохозяйственных растений была определена оптимальная доза извести, которая не всегда является полной, чаще - это некоторая ее часть (0,75; 0,5 и т.д.). Оптимальные дозы извести на дерново-подзолистых почвах для различных видов сельскохозяйственных растений приведены в табл. 3.

В производственных условиях дозы извести часто устанавливаются по степени рН солевой вытяжки. Это вызвано тем, что в большинстве случаев довести реакцию почвы до слабокислой можно, устранив 0,67 (2/3) величины гидролитической кислотности, т.е. 2/3 от полной дозы извести.

Поэтому лабораторией ВИУА (Всесоюзный институт удобрений и агропочвоведения) предложена таблица доз извести, доводящих почвы до оптимальной для большинства сельскохозяйственных растений слабокислой реакции (рН солевой вытяжки 5,6-5,8 и водной 6,0-6,5). Эти дозы извести, указанные в табл. 4, получены для разных по степени кислотности и по гранулометрическому составу почв при содержании в них органического вещества не выше 2-3 %. Эти дозы составлены с учетом зависимости между величиной рН солевых вытяжек, обменной и гидролитической кислотностей для почв с относительно одинаковым гранулометрическим и минералогическим составом и сходным содержанием органического вещества. Полученные дозы извести примерно соответствуют 0,75 (3/4) гидролитической кислотности подзолистых почв. Полученные дозы извести ВИУА рекомендует вносить в подзолистые почвы, содержащие не более 3 % органического вещества.

Для тех случаев, когда известны точные значения гумуса в почве, Северо-Западным НИИ сельского хозяйства [9] разработаны таблицы оптимальных доз извести в Нечерноземной зоне, утвержденные научнотехническим советом МСХ РСФСР

Существуют и другие региональные таблицы доз (норм) внесения извести в почву, например, для дерново-подзолистых и светло-серых лесных почв Центрального, Северо-Западного, Волго-Вятского, Уральского районов, Прибалтийских республик, Белоруссии [6].

86

ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 7/2007

МЕЛИОРАЦИЯ ПОЧВ

Таблица 4

Дозы внесения извести для почв нормального увлажнения с содержанием гумуса не более 3 %

Почвы Дозы внесения СаСО3, т/га при рН солевой вытяжки

СП 1 0© СП ’-t 1 <о "-t СП ’-t 1 'rt 'П ’-t 1 "t 'rt l> ’-t 1 'Tt 1 0© -1- '/4 1 <o 1/4 CH 'П 1 'П 'П 1 "t 1/4 l> '/Ч 1 Ю in" '/Ч 1 ООл 1/4 VO 1 <0 СП VO*4 1 VO*4 'П 1 "-t

Песчаные 5,5 5,0 4,5 4,0 3,5 3,0 2,5 2,0 Известкование не требуется

Супесчаные 8,0 6,5 5,5 4,5 4,0 3,5 3,0 2,5

Легкосуглинистые 9,5 8,0 7,0 6,0 5,5 5,0 4,5 4,0 3,5 3,0* 2,5* Известкование не требуется

Среднесуглинистые 10,0 9,0 7,5 6,5 6,0 5,5 5,0 4,5 3,5 3,0* 2,5*

Тяжелосуглинистые 12,0 11,0 9,0 8,0 7,5 6,5 6,0 5,0 4,5 4,0 3,5 3,0* 2,5* -

Глинистые 16,5 12,5 11,0 9,0 8,0 7,0 6,5 5,5 5,0 4,5 4,0 3,5* 3,0* -

Примечание. * - известкование желательно, но не обязательно

Таблица 5

Дозы внесения извести для почв Нечерноземной зоны

Почвы Гумус % Дозы внесения СаСО3 при рН солевой вытяжки

СП 1 ос> СП ’-t 1 "-t СП ’-t 1 'rt 'П ’-t 1 "t 'rt l> ’-t 1 VO 'rt ’-t 1 OC) -I- irT 1 <o irT CH 'П 1 irT irT 1 "t irT l> in" 1 Ю 1гГ 1ГГ 1 ОС) 1гГ VO 1 СП VO*4 1 VO*4 'П VO*4 1 "t VO*4

Песчаные < 1 4,0 3,8 3,3 3,1 2,7 2,5 2,2 1,8 Известкование не требуется

1-2 5,5 5,0 4,3 3,8 3,4 3,0 2,5 2,0*

2-3 7,0 6,2 5,5 4,5 4,0 3,4 2,8 2,2*

Супесчаные < 1 6,0 4,1 3,6 3,4 2,8 2,6 2,3 2,1*

1-2 6,5 5,3 4,5 4,0 3,5 3,1 2,6 2,3*

2-3 8,0 6,5 5,7 4,7 4,1 3,6 2,9 2,5*

Легко- суглинистые 1 6,5 5,6 5,0 4,6 4,3 4,0 3,7 3,6 3,3 2,8* 2,4* Известкование не требуется

1-2 8,0 6,8 6,0 5,3 4,9 4,5 4,1 3,8 3,4 2,9* 2,5*

2-3 9,5 8,0 7,0 6,0 5,5 5,0 4,5 4,0 3,5 3,0* 2,5*

3-4 11,0 9,2 8,0 6,7 6,1 5,5 4,8 4,2 3,6 3,1* 2,5*

Средне- суглинистые < 1 7,0 6,6 5,5 5,1 4,8 4,5 4,2 4,1 3,3 2,8* 2,4*

1-2 8,5 7,8 6,5 5,8 5,4 5,0 4,6 4,3 3,4 2,9* 2,5*

2-3 10,0 9,0 7,5 6,5 6,0 5,5 5,0 4,5 3,5 3,0* 2,5*

3-4 11,5 10,2 8,5 7,2 6,6 6,0 5,4 4,7 3,6 3,1* 2,5*

4-5 13,0 11,4 9,5 7,9 7,2 6,5 5,8 4,9 3,7 3,2* 2,6*

Тяжело- суглинистые < 1 9,0 8,6 7,0 6,6 6,3 5,5 5,2 4,6 4,3 3,8 3,3 2,8* 2,5* -

1-2 10,5 9,6 8,0 7,3 6,8 6,0 5,6 4,8 4,4 3,9 3,4 2,9* 2,5* -

2-3 12,0 11,0 9,0 8,0 7,4 6,4 6,0 5,0 4,5 4,0 3,5 3,0* 2,5* -

3-4 13,5 12,2 10,0 8,7 8,0 7,0 6,4 5,2 4,6 4,1 3,6 3,1* 2,5* -

4-5 15,0 13,4 11,0 9,4 8,5 7,5 6,8 5,4 4,7 4,2 3,7 3,2* 2,5* -

Глинистые 1-2 13,5 9,9 9,0 7,6 6,9 6,2 5,7 5,1 4,8 4,3 3,6 3,3* 3,0* -

2-3 15,0 11,3 10,0 8,3 7,6 6,5 6,1 5,3 4,9 4,4 3,9 3,4* 3,0* -

3-4 16,5 12,5 11,0 9,0 8,2 7,2 6,5 5,5 5,0 4,5 4,0 3,5* 3,0* -

4-5 18,0 13,7 12,0 9,7 8,7 7,6 6,9 6,0 5,1 4,6 4,1 3,6* 3,0* -

Примечание. * - известкование желательно, но не обязательно

Рассмотренные принципы были взяты за основу и получили развитие уже при оценке оптимальных доз внесения извести в почву для древесных и кустарниковых растений.

Для них оптимальной является доза извести, которая обеспечивает удовлетворительный рост, устойчивость к болезням и вредителям, декоративность.

ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 7/2007

87

МЕЛИОРАЦИЯ ПОЧВ

Таблица 6

Распределение древесных и кустарниковых растений по отношению к кислотности почвы

Группа растений Виды растений

1 Пихта сибирская Рододендрон сортовой Сосна Веймутова

2а Бук лесной Ель обыкновенная Сосна Муррея

Береза бумажная Лиственница сибирская Сосна обыкновенная

Араукария сортовая Катальпа сортовая Рябина Глоговина

Айва обыкновенная Кария сортовая Рябина круглолистная

Багряник сортовой Кизильник блестящий Софора сортовая

Бересклет сортовой Кипарис сортовой Скумпия сортовая

Боярышник сортовой Клен сортовой Сумах сортовой

Бузина сортовая Клен остролистный Слива сортовая

Береза бородавчатая Кедр атласский Тисс сортовой

Береза пушистая Кедр ливанский Тополь дельтовидный

Бирючина обыкновенная Кладрастис китайский Тополь сереющий

Вяз сортовой Келрейтерия сортовая Тсуга канадская

Вяз гладкий Лапина сортовая Туя сортовая

2б Гледичия сортовая Лещина сортовая Хмелеграб сортовой

Граб сортовой Липа крупнолистная Хурма сортовая

Граб обыкновенный Липа мелколистная Церцис сортовой

Груша сортовая Липа сортовая Чубушник сортовой

Давидия оберточная Можжевельник виргинский Эвкоммия ильмовидная

Дзельква сортовая Осина Эльсгольция сортовая

Дуб черешчатый Облепиха сортовая Ясень американский

Дуб красный Павловния сортовая Ясень обыкновенный

Жестер сортовой Пихта сортовая Ясень пенсильванский

Ива пурпурная Платан сортовой Яблоня лесная

Калина сортовая Каркас сортовой Робиния ложноакация Яблоня сортовая

Бархат амурский Клен ложноплатановый Орех серый

Бархат сортовой Клен сахаристый Орех сортовой

Бересклет европейский Лжетсуга сизая Пихта Фразера

Бузина сортовая Лох сортовой Сосна крымская

3 Ива белая Миндаль обыкновенный Тополь белый

Ива трехтычинковая Миндаль низкий Черемуха Маака

Ирга колосистая Миндаль трехлопастной Черемуха обыкновенная

Кария бахромчатая Орех Зибольда Шелковица сортовая

Каштан конский обыкнов. Орех маньчжурский Ясень сортовой

^сна красная Клен колосистый Магнолия виргинская

Береза пушистая Клен красный Магнолия крупноцветковая

Береза черная Клен опахаловидный Магнолия огуречная

Бук крупнолистный Клен пенсильванский Магнолия трехлепестная

4 Ель красная Клен продолговатый Магнолия Фразера

Каштан конский сортовой Клен ясенилистный Мирика пенсильванская

Кедр гималайский Клетра сортовая Нисса сортовая

Кизил Нуталла Лавровишня Пихта Мариса

Кизил флоридский Лавровишня лузитанская Секвойя вечнозеленая

Клен каппадокийский Лжелиственница золотая Тсуга сортовая

Айлант сортовой Ива пепельная Падуб сортовой

Акация сортовая Ива ушастая Рододендрон жестковолосистый

Береза сортовая Кизил сортовой Рябина сортовая

Бук сортовой Кипарисовик Лавсона Самшит сортовой

Гинкго двулопастной Корилопсис Сосна аллепская

5 Дуб крупнопыльниковый Магнолия Вильсона Сосна горная

Дуб ливанский Магнолия Делавэя Сосна итальянская

Дуб Мишо Магнолия китайская Сосна пицундская

Дуб Фрайнетто Магнолия кобус Сосна черная австрийская

Ель сербская Маклюра сортовая Эрика средиземноморская

Ель сизая Мушмула сортовая Эрика травянистая

Ива козья Ольха сортовая

88

ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 7/2007

МЕЛИОРАЦИЯ ПОЧВ

Таблица 7

Оптимальные дозы внесения извести в почву для древесных и кустарниковых растений

Оптимальная доза извести в долях от полной нормы Группы древесных и кустарниковых растений

0,75 1

0,50 2

0,25 3

не нуждаются 4

не нуждаются 5

Анализируя исследования различных авторов [7, 10], можно выделить следующие группы древесных и кустарниковых растений по их отношению к кислотности почвы:

1 группа растений - растущие на сильнокислых и кислых почвах. Оптимальные значения рН солевое около 4,0. (Растения, переносящие повышенную кислотность почвы и не нуждающиеся, как правило, в известковании).

2 группа растений - предпочитающие рН солевое от 4,5 до 6,5, но удовлетворительно растущие и при более кислой реакции среды. (Растения, умеренно чувствительные к кислотности почвы, нуждающиеся в слабокислой, близкой к нейтральной реакции, хорошо отзывающиеся на внесение извести).

2а - растения, растущие в среде от кислой до нейтральной.

2б - растения, растущие в среде от слабокислой до нейтральной.

3 группа растений - предпочитающие рН солевое от 4,5 до 6,5, но удовлетворительно растущие и при щелочной реакции среды. (Растения, наиболее чувствительные к кислотности почв, требующие нейтральной или слабощелочной реакции и сильно отзывающиеся на внесение извести).

4 группа растений - удовлетворительно растущие на почвах с широким диапазоном рН (кроме сильнокислых и сильнощелочных).

5 группа растений - безразличные к реакции среды почвы. (Растения, слабо чувствительные к кислотности почвы).

Распределение древесных и кустарниковых растений по группам дано в табл. 6.

Оптимальные дозы извести для различных видов древесных и кустарниковых растений приведены в табл. 7.

Следует обратить внимание, что известкование - временная мера санации кислых почв. Последствия действия карбоната кальция химического синтеза не более 4-5 лет, а известковой муки из природных известняков - 10 лет [4].

Поэтому возможен и иной путь использования кислых почв - применение устойчивых к повышенной кислотности почвы различных видов древесных и кустарниковых растений.

Библиографический список

1. Аринушкина, Е.В. Руководство по химическому анализу почв / Е.В. Аринушкина. - М.: МГУ, 1961. - 492 с.

2. Агрохимия / под ред. Б.А. Ягодина. - М.: Колос, 1982. - 574 с.

3. Прянишников, Д.Н. Агрохимия / Д.Н. Прянишников. - М.: Сельхозгиз, 1940. - 644 с.

4. Юлушев, И.Г. Почвенно-агрохимические основы адаптивно-ландшафтной организации систем земледелия ВКЗП / И.Г. Юлушев. - М.: Академический Проект, 2005. - 368 с.

5. Известкование кислых почв нечерноземной полосы СССР / М.Ф. Корнилов, А.Н. Небольсин, В.А. Семенов и др. - М.: Колос, 1971. - 256 с.

6. Справочник агронома Нечерноземной зоны / под. ред. ГВ. Гуляева. - М.: Агропромиздат, 1990. - 575 с.

7. Иванов, А.Ф. Рост древесных растений и кислотность почв / А.Ф. Иванов. - Минск: Наука и техника, 1970. - 218 с.

8. Немцов, М.И. Индикационная роль растений и растительности. Методика индикационных работ / М.И. Немцов. - М.: ТСХА, 1972. - С. 30-33.

9. Сапожников, Н.А. Научные основы системы удобрения в Нечерноземной полосе / Н.А. Сапожников, М.Ф. Корнилов. - Л.: Колос, 1977. - 296 с.

10. Bemestingsadviesbasis voor stedelijk groen inclusief stadsbomen en sportvelden / Rapport nr. 604. -Wageningen: IBG, 1990. - 60 s.

ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 7/2007

89