Кислотность почвы: тенденции и борьба

Текст: В. Суховеркова, канд. биол. наук, ФГБНУ «Алтайский НИИ сельского хозяйства»

Повышение кислотности грунта — одна из важнейших современных агрохимических проблем. Причинами ее возникновения могут служить различные природные и антропогенные факторы, каждый из которых приводит к серьезным последствиям.

Понятие кислотности почвы относится к реакции почвенной среды, которая может быть как кислой, так и щелочной. Зависит она от концентрации ионов водорода и обозначается как pH. Если этот уровень выше семи, то реакция почвы щелочная, ниже семи — кислая. При этом кислые почвы классифицируются на несколько подвидов в зависимости от показателей уровня pH.

ТЕНДЕНЦИИ ОКИСЛЕНИЯ

Повышение кислотности земель — основное последствие антропогенных воздействий на почвенный покров агроландшафтов. В последнее время общая площадь кислых почв в России достигла 50 млн га, и это связано с тем, что темпы известкования в стране резко сократились — с 6,5 млн га в 1988 году до 266 тыс. га в 2011 году. Государственная поддержка работ снизилась, а большинство хозяйств не имеет достаточных финансовых ресурсов для их организации. Установлено, что кислые почвы на пахотных угодьях Российской Федерации составляют 32,8 процента.

В Алтайском крае 20,8 процента пашни имеет кислую реакцию почвенной среды. Большая часть приходится на слабокислые — 17,7 процента, меньшая — на средне- и сильнокислые — 4,1 процента. Ежегодно специалисты отмечают прирост подобных почв. Например, если в 1965 году они занимали 8,3 процента всей площади, то в 2007 году — уже 20,8 процента или 1223,2 тыс. га. При этом основными почвами в Алтайском крае являются черноземы, составляющие 72,5 процента, каштановые — 15,5, и серые лесные — 3,8, которые относятся к лучшим землям России. Тенденция подкисления почвенного покрова характерна не только для Алтайского края. Результаты мониторинга, который ведет Государственная агрохимслужба МСХ РФ, свидетельствуют, что большинство регионов страны имеют эту же нерешенную проблему. На кислых почвах ухудшается качество продукции: снижается на 0,5–1 процента содержание сырого протеина в зерне, на 0,5–2,2 — крахмала в клубнях картофеля, на 0,7–1 — сахара в сахарной свекле, на 10–15 процентов уменьшается выход перевариваемого протеина в кормовых культурах.

ОБЩЕРОССИЙСКИЙ ОПЫТ

Некоторые территории РФ — Липецкая, Владимирская, Ярославская, Воронежская области, Республика Татарстан и другие, используя известкование, добились к 2000 году уменьшения площадей кислых почв. В 1990-е годы постановлением Правительства России запрещалось применение удобрений на кислых землях без предварительного известкования. После внесения извести обеспечивалась стабильность агрохимических показателей и структуры пашни в течение нескольких лет. Например, Липецкая область, где на черноземы приходится 92 процента, к 2002 году сумела уменьшить площади кислых почв с 73,7 до 65,2 процента. Средняя доза внесения составляла 6 т/га. Работы были начаты в 1970 году и проводились за счет государственного бюджета. В качестве известковых материалов использовали местные ресурсы известняка, доломита, отходы промышленных предприятий. Однако только с 1994 года стали видны результаты. Средневзвешенное значение pH повысилось с 5,1 до 5,4. Несмотря на резкое снижение количества удобрений и мелиорантов в последние годы, ухудшения агрохимических показателей почвы пока не произошло. В 1990 году, когда вносилось 187 кг минеральных удобрений, 5,6 т/га органических удобрений и 502 кг СаСО3, с одного гектара получали 32,9 ц/га. Позже в связи с сокращением элементов питания упала и продуктивность пашни, опустившись до 12–14 ц/га.

Во Владимирской области с преобладающими дерново-подзолистыми и серыми лесными почвами площадь пахотных земель с сильной кислой реакцией сократилась с 38 процентов в 1965 году до двух процентов в 2000 году, а pH изменился с 4,8 до 5,8 единиц. Для получения такого результата в среднем вносили 5,1 т/га известковых материалов. Опыт известкования в Республике Татарстан показал, что наибольшая окупаемость извести в пересчете на одну тонну мелиоранта отмечается при умеренных дозах — 4–6 т/га. Здесь среднегодовая прибавка от извести была 1,3–1,5 ц/га зерновых единиц. В Воронежской области затраты на выполнение работ окупились за два года, а последействие мелиорантов длилось 5–7 лет.

ОПРЕДЕЛЯЮЩИЕ ФАКТОРЫ

На кислотность почв могут влиять многие факторы, которые можно разделить на природные и антропогенные. Первые обусловлены естественными причинами. Реакция среды некоторых почв, например серых лесных, изначально кислая. Лесной опад, в том числе хвойный, в период образования этих земель существенно отличался от растительности степей и лугов, где формировались черноземы. Лигнин и смолы, слабо разлагаясь, обеспечивали фульватный состав гумуса и кислую реакцию среды. В почве могут присутствовать свободные органические кислоты типа уксусной, щавелевой, лимонной, образовавшиеся в результате жизнедеятельности микроскопических грибов и бактерий, разложения остатков растительности, корней и насекомых. В некоторых случаях, к примеру, при выветривании горных пород и минералов, образуются сильные минеральные кислоты — соляная, серная. Также кислая реакция почвенной среды возникает там, где климат влажный и часто идут дожди. В этом случае растворимые в воде минеральные вещества вымываются. Почвенный поглощающий комплекс постепенно разрушается, и происходит замена кальция и магния на водород. В зависимости от количества выпадающих осадков эти потери колеблются от 89 до 287 кг/га.

Один из основных антропогенных факторов — регулярное внесение большого количества минеральных удобрений, которые сильно подкисляют земли. Изменяют уровень pH и кислотные осадки: дождь, град, снег, туман. Оксиды серы в нижней тропосфере реагируют с водяными парами и дают серную кислоту. Подкисляются атмосферные осадки, а затем земли, водоемы: pH снижается до 4–5 единиц, в результате чего деградируют биоценозы. Под влиянием таких дождей ухудшаются свойства почв. Если в доиндустриальную эпоху pH дождевых вод составлял примерно 5,6, то сейчас во многих регионах нередко опускается ниже 4,5.

Оказывает существенное влияние на состояние грунта и техногенное воздушное загрязнение. Согласно расчетам ученых, на сушу за год выпадает более 6,3 млрд т веществ, включая твердые и жидкие аэрозоли. В результате происходит значительное подкисление многих почв. Немецкие ученые подсчитали, что нейтрализация ежегодно выпадающих по их стране с осадками кислот требует в среднем до 7 ц/га извести.

КУЛЬТУРНЫЙ ОТВЕТ

Не все растения одинаково реагируют на тот или иной уровень кислотности. Особенно чувствительны к повышенным значениям пшеница, ячмень, кукуруза, горох и сахарная свекла. Оптимальный для них показатель pH — 6–7 единиц. Более устойчивы овес, рожь, картофель. Многие овощные культуры предпочитают нейтральные почвы с рН в 7 единиц.

Несмотря на отрицательное действие кислых почв, большинство растений хорошо растет и развивается при слабокислой реакции среды в 5,5–6,5 единиц, так как в этих условиях увеличивается число доступных полезных элементов питания и не накапливается значительное количество вредных веществ. Однако в кислой среде усиливается растворение малорастворимых солей, при этом возрастает объем доступных форм железа, марганца, кобальта, меди, алюминия. Они накапливаются в земле, что приводит к отравлению растений их высокими концентрациями. При большой концентрации в культурах они препятствуют поступлению других, более полезных элементов, а также способствуют уменьшению содержания доступных форм азота, фосфора, кальция, молибдена и ванадия.

ИЗБЕЖАТЬ ОШИБОК

Сельхозпроизводители должны помнить, что каждой разновидности почвы и культуре свойственны свои оптимальные пределы рН. Поэтому у землепользователя должны быть почвенная карта и картограмма кислотности угодий хозяйства, ведь на кислых землях снижение эффективности минеральных удобрений достигает 40 процентов.

Применение физиологически кислых удобрений — аммиачной селитры, хлористого калия, азотнокислого аммония и других — работает в пользу повышения кислотности почв. Также следует учитывать, что щелочные подкормки, к которым относят нитратные удобрения — натриевую и кальциевую селитры, способствуют повышению уровня рН. На черноземах внесение подобных удобрений не изменяет их реакцию, но длительное и систематическое использование высоких доз натриевой селитры может привести к перенасыщению натрием — засолению.

Для изменения кислотности почвы в нашей стране применяют вещества, содержащие известь: известковую и доломитовую муку, гашеную известь, молотый мел, торфяную золу, гажу, сланцевую и древесную золу, цементную пыль. Другим важным и дешевым источником пополнения запасов природных известковых материалов являются отходы промышленности, к которым относятся некоторые виды шлаков, шламов, золы сланцев, бурых углей, отходный мел, известковые доломиты, дефекат и другие. Любые изменения величины pH свидетельствуют о необходимости известкования. Поэтому для получения максимального урожая и высокого качества продукции следует создавать и поддерживать оптимальную реакцию почвенной среды.

Кислотность почвы — измерение, определение pH кислотности

Таблица кислотности почвы:

 Кислые почвы:

 сильнокислые рН 4 и менее, 

 среднекислые рН 4-5, 

 слабокислые рН 5-6.

 Нейтральные почвы: рН 6,5-7. 
 
 Щелочные почвы: 

 слабощелочные рН 7-8, 

 среднещелочные рН 8-8,5, 

 сильнощелочные рН 8,5 и более

На уровень кислотности почвы различные культуры реагируют по-разному. Исходя из такого рода показаний, некоторые выделяют разные виды кислотности почв.

Таким образом, кислотность почвы по растениям подразделяет культуры на несколько групп:

— Растения, требующие близких к нейтральной либо слабощелочной реакции почв (рН6,6-7,0): белокочанная капуста и практически все разновидности капусты, сельдерей, пастернак, лук, свекла столовая, перец, спаржа.

— Растения, которые требуют слабокислой почвы. ( рН6,3-6,7 ). Растения, которые нуждаются в почве слабокислой реакции: бобы, огурец, баклажаны, салат кочанный, горох, кабачки, фасоль, брюква, люффа, листовая капуста, картофель, дыня, лагенария, шпинат. Слабокислую либо нейтральную почву предпочитают некоторые садовый цветы, такие как: розы, примулы, левкои, хризантемы.

— Растения, которые требуют почву умеренной кислотности. ( рН5,0-5,5 ) Растения, которые хорошо переносят умеренную кислотность почвы: репа, помидоры, морковь, редька, тыква. В качестве измерителя кислотности почвы могут выступать также травы и цветы: гортензии, вереск, азалии, рододендроны и люпин – для них предпочтительней умеренно кислая почва.

Встречаются и отклонения от данной классификации. Поскольку чувствительность к кислотности почвы разных сортов одной культуры могут существенно отличаться. Здесь также имеет немалое значение и возраст растения. Таким образом, растения не всегда могут выступать как определитель кислотности почвы. К примеру, наивысшая чувствительность к реакции почвенной среды может наблюдаться в начальный период жизни. Растения и культуры в зависимости от других свойств почвы по-разному могут реагировать на кислотность. Ежели почва богата гумусом, отрицательное воздействие повышенной кислотности почвы будет меньшим.

Точное определение кислотности почвы можно произвести только с помощью недорогих но эффективных приборов. Например вот этого:

 Измеритель Ph грунта

Позволяет контролировать кислотность почвы. Прибор работает без батарей или электричества. Длинный щуп позволяет производить измерения на разных уровнях.

Купить измеритель кислотности почвы

Однако с достаточной точностью для садовода есть более простые методы определения кислотности почвы  — это можно сделать в саду либо на грядке при помощи лакмусовой бумажки.

На обложке книжки такого рода бумаги есть шкала кислотности с цветным индикатором.

Дабы определить показатели кислотности почвы, следует выкопать яму глубиной 30-35 см. Собственно на такой глубине располагаются корешки большинства растений. Перед тем, как проверить кислотность почвы, в трех-четырех местах с вертикальной стенки ямы берут по 15-20 г почвы, затем нужно тщательно ее перемешать, завязать в мешочек, после чего опустить в воду. Для этого лучше всего подойдет дистиллированная вода. На одну часть земли необходимо взять пять частей воды. Через 10 минут в эту смесь следует погрузить лакмусовую бумажку на 1-2 секунды. Бумажка в зависимости от кислотности почвы сразу поменяет цвет. Этот цвет сравнивают со шкалой кислотности, нанесенной на обложке книжечки.

Помимо этого, существует простейший способ анализа почвы на кислотность, который дает приблизительную характеристику почвы. Для осуществления настоящего способа следует взять комочек сухой земли и его полить уксусом. Если почва щелочная, она будет издавать некоторый шум и слегка пениться, что, по сути, и объясняется обыкновенной химической реакцией.

На кислых почвах — Интернет-журнал «Живой лес»

Повышенная кислотность почвы в нашем сознании связана с плохими условиями для роста растений. Обычно так оно и есть, тем не менее некоторые виды предпочитают именно кислые почвы, подчас формируя целые сообщества ацидофилов. За примерами не нужно далеко ходить – их можно встретить на дачном участке или в ближайшем леске.

Процессы закисления

Если говорить об этом понятии с точки зрения химии, то речь идет о содержании в почвенном растворе свободных ионов водорода (H+), которое принято обозначать величиной pH в диапазоне от 1 до 14. Сильнокислые почвы имеют pH 3–4, кислые характеризуются pH 4–5, а на слабокислых почвах pH 5–6. К кислым в разной степени почвам относят в нашей зоне дерново-подзолистые, серые лесные и болотные.

На кислотность почвы влияют подстилающие породы, их формирование, в частности, идет на гранитных и некарбонатных ледниковых отложениях.

Климат, а именно соотношение поступающей и испаряющейся влаги вместе со средними температурами воздуха, определяет скорость разложения питательных веществ, состав и сроки вымывания их из верхнего корнеобитаемого горизонта. В холодном влажном климате эти процессы замедлены, к тому же разложение часто идет не до конца и образуется много труднорастворимых органических кислот.

Рельеф также оказывает влияние на эти процессы. Так, в понижениях и на плоских, подстилаемых гранитными щитами равнинах при отсутствии эффективного стока усиливается застой влаги и недостаток аэрации в почве, как следствие – происходит заболачивание территории. При этом если есть недостаток кальция в подстилающих породах, возникает закисление почвы.

Интересно, что формирующийся в таких условиях видовой состав растительных сообществ с преобладанием хвойных пород, вересковых кустарничков и кустарников, сфагновых и гипновых мхов и свиты травянистых видов темнохвойной тайги способствует поддержанию уровня кислотности. Это происходит за счет кислого и часто трудно разлагающегося опада этих растений и ограниченного количество бактерий и сапрофитных животных, способных жить в такой среде.

Индикаторами кислых почв, как правило, являются не отдельные растения, а целые сообщества. Типичный и наиболее яркий пример – верховые болота.

Сообщества ацидофилов

Индикаторами кислых почв, как правило, являются не отдельные растения, а целые сообщества. Типичный и наиболее яркий пример – верховые болота, образовавшиеся на гранитных подстилающих породах, т. е. бедных кальцием. По происхождению и особенностям питания это олиготрофные местообитания, т. е. очень бедные питательными веществами, так как в них приток влаги и питательных веществ происходит сверху – с атмосферными осадками.

Интересно, что в таких условиях сложилось сбалансированное сообщество видов растений, каждый из которых осваивает свой микроэкотоп на болоте. Микроповышения в виде кочек на верховых болотах освоили клюква (Oxycoccus), багульник (Ledum), голубика (Vaccinium uliginosum), в мочажинах произрастает северная морошка (Rubus chamaemorus), пушица влагалищная (Eriophorum vaginatum), подбел (Andromeda), на моренных грядах встречается брусника (Vaccinium vitis-idea), вереск (Calluna), водяника (Empetrum), марьянник лесной (Melampyrum sylvaticum).

Заносный вид щавелек малый благоденствует в Парке Йелоустон на карбонатных отложениях

Кислица предпочитает кислые почвы и имеет соответствующий вкус

Сфагновые мхи имеют большое средообразующее значение

Сфагновые мхи

Наибольшее средообразующее значение отводится сфагновым мхам, способным существовать в очень кислой среде, причем именно они во многом регулируют водный и температурный режим на болоте. Происходит это за счет аккумуляции слабо разлагающихся остатков сфагнового мха (вместе с опадом других растений). В результате образуется торфяная подушка, слой которой зависит от возраста болота. Обладая слабой теплопроводностью, этот ковер из мха и торфа плохо прогревается. На глубине и в корнеобитаемом слое торф и вода всегда прохладные даже жарким днем, что затрудняет усвоение воды и замедляет синтез азотных соединений.

Напомним для полноты картины верховые болота бедны азотом. При этом транспирация с их поверхности довольно интенсивна, а освещенность и открытость иссушающим ветрам – высокая.

Самые толерантные (терпимые) к лимитирующему фактору растения вытесняют как менее устойчивые, так и способные жить в других условиях.

На болотах

Недаром обитатели верховых болот имеют особую внешнюю и внутреннюю структуру побегов, в частности ксероморфизм листьев, позволяющих сравнивать их с обитателями засушливых районов. Причина, вероятно, кроется в целом комплексе взаимодействующих факторов, формирующих ксероморфный облик: недостаток элементов питания и его физиологическая сухость (трудности в поглощении растениями холодной воды), кислые почвы, усугубляющие недоступность питательных веществ. При этом особое анатомическое строение листьев болотных ацидофилов позволяет минимизировать транспирацию на открытых солнцу и ветру пространствах болота.

Кстати, недостаток питательных веществ привел на болота целую группу хищных растений, таких как росянка (Drosea), саррацения (Sarracenia), жирянка (Pinguicula). По этой же причине широкое распространение на корнях представителей семейства вересковые получила микориза – взаимовыгодное (в плане поступления воды и питательных веществ) сосуществование гифов грибов на корнях высших растений.

Заболоченные лес Северной Америки

Кальмия широколистная растет на кислых почвах в лесах на востоке Северной Америки

Вереск и брусника среди гипного мха

В лесах

В менее жестких экологических условиях формируются еловые леса, представители которых существуют в гораздо более широком диапазоне кислотности почвы (pH 4–6), например ельники-зеленомошники с гипновыми мхами в напочвенном покрове и ельники-черничники. Под пологом этих лесов можно встретить седмичник (Trientalis), щучку извилистую (Deschampsia flexuosa), майник двулистный (Majanthemum bifolium), а также растение с говорящим за себя названием кислица (Oxalis).

Но многие виды, обитающие в этих типах ельников, могут встречаться на участках с нейтральной кислотностью почвы. Одна часть свиты ельников-зеленомошников вполне благоприятно чувствует себя на лугах, другая – в смешанных широколиственных лесах.

В болотистых местах обитания и бореальных лесах Северной Америки очень сходные сообщества, причем похожие именно кустарниковым и травянистым ярусами (по структуре и даже по видовому составу), они выгодно отличаются богатством древесной флоры, но это уже по историческим причинам.

В тропическом климате дождевые леса также характеризуются кислыми почвами, которые относят к типу латеритных, или красноземов. Их особенностью является наличие подвижных ионов алюминия и железа в почвенном растворе. Из-за древности глубина почвенного слоя довольно большая, и он относительно беден питательными веществами.

Парадокс заключается в том, что на бедных латеритных почвах произрастают богатые девственные леса (с изобилием видом и мощностью деревьев), что объясняется гумидным, т. е. изобилующим осадками, климатом и высокой степенью аккумуляции питательных веществ растущими на этой почве лесами. Здесь тот случай, когда лес что имеет, то хранит, потому так опасно массовое сведение тропических насаждений, когда в условиях промывного режима питательные вещества безвозвратно выносятся за пределы сообщества.

Транспирация – испарение воды растением
Ксероморфизм – морфолого-анатомические особенности, присущие растениям-ксерофитам – обитателям засушливых мест: уменьшение листовой поверхности, мелкоклетность, большое число мелких устьиц, густая сеть жилок, наличие на листьях волосков, воскового налета, погруженных устьиц.

Конкуренция имеет значение

Как видно, в формировании растительного сообщества во взаимодействии участвует группа факторов. Именно поэтому все чаще говорят об индикационном значении для определения почвенных условий, и в частности кислотности почвы именно группы видов. Причиной тому более широкие амплитуды реакции отдельных видов. Самые толерантные (терпимые) к лимитирующему фактору растения вытесняют как менее устойчивые, так и способные жить в других условиях.

Так, на известняках клюква и багульник, как известно, не растут. В то же время часть представителей флоры обладает настолько широкой амплитудой выносливости к фактору кислотности, что только конкуренция способна расставить все по своим местам. Она отводит менее благоприятные места обитания видам с широкой экологической амплитудой, но слабой конкуренцией, таким как сосна обыкновенная (Pinus sylvestris).

Интересен пример из группы сорных растений – щавелек малый (Rumex acetosella), который хорошо распространяется там, где нет конкурентов. Хотя его в нашей зоне традиционно относят к ацидофилам, в отсутствии конкуренции он благоденствует на известняковых почвах. Это как раз доказывает, что в природе трудно вычленить отдельные факторы, и лимитирующие, и находящиеся в оптимуме.

7 фактов о кислотности почвы, которые должен знать каждый аграрий. Часть 1

В последнее время все больше дискуссий сосредоточено вокруг проблематики поддержания оптимального уровня pH почвы. Совместно с партнерами из «Агрикон Украина» мы подготовили 7 фактов о кислотности почв, которые точно пригодятся.

Факт 1. Оптимальный рН – лучший грунтовый ресурс.

рН почвы это уровень концентрации ионов водорода в почвенном растворе. Чем ниже рН почвы, тем выше кислотность. В идеале рН должен поддерживаться на уровне выше 5,5 в верхнем слое почвы и 4,8 в недрах. В целом же рН измеряется по логарифмической шкале от 1 до 14, при этом 7 является нейтральным уровнем. Грунт с pH 4 имеет в 10 раз больше кислоты, чем грунт с pH 5 и в 100 раз больше кислоты, чем грунт с pH 6.

Итак, если поддерживать оптимальный pH почвы, то будут сохраняться и её ресурсы. А хороший грунтовый ресурс максимизирует урожай и позволяет избежать лишних производственных затрат.

Если поддерживать оптимальный pH почвы, то будут сохраняться и её ресурсы

Факт 2. Алюминий нам не друг!

Для роста растений, доступности питательных веществ и микробной активности благоприятным диапазоном рН является 5,5-8. В нейтральной или слабокислой почвенной среде Аl существует в виде органо-минеральных комплексов. По мере подкисления почвы Аl переходит в токсичную для растений форму. Это свойство алюминия становится одним из главных ограничительных факторов роста растений на кислых почвах и опасным в почвах с низкой концентрацией ионов магния и кальция.

Проще говоря: когда рН почвы падает — алюминий становится растворимым. Попав в растительные или животные организмы он оказывает на них сильное токсическое воздействие, которое усиливается при совместном действии ионов алюминия и железа, алюминия и марганца, а также при недостатке фосфора, кальция, магния в почве.

Подавление роста растения, снижение урожайности и хуже качество зерна — это последствия действия алюминия на растения. Влияние его токсичности на сельскохозяйственные культуры обычно наиболее заметно в засушливые сезоны, поскольку растения имеют ограниченный доступ к почвенной влаге.

Факт 3. Кислотность – это блокатор!

В очень кислых почвах все основные питательные вещества — азот, фосфор, калий, сера, кальций, марганец, а также микроэлемент молибден, могут быть заблокированы. Сама кислотность не имеет прямого действия на блокирование элементов питания в почве, кроме фосфора. Негативное воздействие на растение имеет преимущественно алюминий. Элементы питания остаются доступными для растений даже на кислых почвах, но растение не может их потреблять именно через воздействие на него алюминия.

На этом фото видно здоровый кончик корня (слева) по сравнению с деформированным кончиком пораженным токсичностью алюминия. Поскольку потребление питательных элементов заблокировано — растения могут проявлять симптомы дефицита элементов питания, несмотря на внесение всех необходимых удобрений.

На этом фото саженцы пшеницы, выращенные в почве с разным диапазоном содержания алюминия. Четко видно ограниченный рост корней при высоких концентрациях.

Факт 4. Фосфор фосфору рознь.

Все элементы питания могут создавать связи с другими минералами за счет положительных и отрицательных зарядов, то есть положительно заряженные катионы притягиваются к отрицательно заряженным анионам, как гвозди к магниту. Прочность связи связана с количеством привлеченных положительных или отрицательных зарядов.

Фосфор — это минерал с наиболее отрицательными зарядами и он сильно притягивается к катионам с двумя и более положительными зарядами. К сожалению, когда фосфор связывается с такими катионами, он становится нерастворимым и более не доступен растению.

При чем тут рН? — спросите вы. Именно в кислых почвах с рН <4.8, вместе с алюминием повышается концентрация марганца, цинка и железа, с последним фосфор образует сверхпрочную связь — нерастворимый фосфат железа. И если вдруг вы планируете вносить фосфор именно в кислые почвы — будьте готовы к тому, что результат будет минимальный. А причину вы уже знаете.

Продолжение статьи читайте >> здесь

Нужна помощь с подбором техники для внесения вапна?

Остались вопросы о кислотности почв? Обращайтесь к нашим консультантам >> https://ag-bag.ua/ru/contacts

Опубликовано: 7 апреля 2020 Автор: Сергей Бобик, Сергей Мазур

Если Вы хотите получить консультацию
позвоните нам по телефону 044 ‎499 7048

Кислотность почвы (таблица). Как понизить как ph почвы

Оглавление

Почвенный поглощающий комплекс

Что такое pH

Катионный обмен почвы

Почему почва подкисляется

Почему важна кислотность почвы

Почвенный поглощающий комплекс

Поверхность частиц глины, ила или органического вещества несет отрицательный заряд и может притягивать к себе положительные ионы (катионы) водорода (H+), кальция (Ca2+ ), магния (Mg2+), калия (K+), натрия (Na+) и др. Сумма мельчайших коллоидных частиц почвы, определяющих ее способность удерживать питательные вещества (поглотительную способность), называется почвенным поглощающим комплексом (катионной емкостью почвы).

Эти мельчайшие частицы почвы действуют как слабая кислота, оговариваясь, кислую реакцию почвы (низкий уровень рН почвы). Напротив, частицы почвы, содержащие кальций, магний, калий и натрий обусловливают щелочную реакцию (высокий уровень рН почвы). Кальций, магний, калий и натрий вытесняют ионы водорода, снижая кислотность. Поэтому щелочными является не только почвы, где много извести (кальция), но и засоленные почвы, имеют избыток натрия, хотя там и мало кальция.

Если почва кислая, то это вовсе не означает, что нейтральные частицы почвы находятся в растворе слабой кислоты. Кислотность большинства почв обусловлена ​​сосредоточением на поверхности мелких (коллоидных) почвенных частиц (гумуса, глины). Именно на поверхности мельчайших частиц почвы содержатся питательные элементы и от размера суммарной поверхности этих частиц зависят свойства почвы и ее плодородие.

Что такое pH

Определение реакции почвы относится к числу наиболее распространенных анализов. Реакция среды (рН) зависит от содержания ионов водорода (Н+) и служит показателем кислотности или щелочности почвы. Этот показатель зависит, в основном, от ионного обмена с минеральными и органическими коллоидами и наличия карбонатов кальция, натрия, калия и других катионов. Реакция среды почвы варьируется от 3.5 (сильнокислая) — 7 (нейтральная) — до 11 (сильнощелочной).

С повышением рН возрастает вероятность образования нерастворимых гидроксидов и карбонатов. При снижении до минимума доступности токсичного металла растениям рН должно поддерживаться около 6.5. Кислотность почв обусловлена ​​многими факторами, одним из которых является диссоциация функциональных групп гумуса, а другим — микробиологическое разложение органического вещества. Остальными источниками кислотности почв служат глинисто-силикатные минералы и гидроксида железа и алюминия.

Интенсивность подкисление почв в определенной степени зависит от равновесия между ионами водорода и алюминия. При сильном подкислении почв появляется растворимый алюминий, и снижается жизнедеятельность многих микроорганизмов. Кислотность выражается в терминах pH (десятичная степень) обратной величины концентрации водородных ионов (H+), в единицах от 0 до 14:

рН = — lg [H+]

Значение pH 7.0 означает нейтральную реакцию, выше — щелочную, ниже — кислую. Уменьшение pH на каждую единицу означает увеличение кислотности почвы в 10 раз.

Катионный обмен почвы

Непрерывное образование водородных ионов H + происходит при растворении в почвенной воде углекислого газа (CO2), образования угольной кислоты. Углекислый газ выделяется корнями живых растений при дыхании, а также при распаде органических веществ (органических удобрений).

Ионы водорода могут вытеснять в почвенный раствор минеральные катионы, более того, ионы кальция, магния, калия и натрия, находятся в постоянном движении между почвенными частицами, почвенным раствором и корнями растений. Заполнение кальция, магния, калия и натрия происходит за счет распада минеральных почвенных частиц и внесения органических и минеральных удобрений. Высокий уровень катионного обмена характерен для глинистых и органических почв, низкий — для песчаных.

При внесении большого количества одного катиона, другие могут быть вытеснены в почвенный раствор, и вымытые в глубокие слои почвы. Такое может происходить при внесении большого количества несбалансированного минерального удобрения. Особенно это опасно на легких песчаных почвах, где мало мельчайших (коллоидных) частиц, поэтому дозы минеральных удобрений там снижают, разбивая на несколько внесений.

Почему почва подкисляется

В общем, кислые почвы характерны для районов, где количество осадков достаточно высокая. Дождь и снег повышают количество влаги в почве, и концентрация кальция и магния в почвенном растворе снижается. Ионы кальция и магния из частиц почвы переходят в почвенный раствор и, в конечном счете, вымываются из почвы. Их место на частицах почвы занимают ионы водорода H+, почва подкисляется и требуется повторное внесение извести.

Там, где количество осадков превышает 500 мм / год, происходят значительные ежегодные потери кальция из-за вымывания. Примерно такое же количество кальция выносится из почвы с высоким урожаем. Внесение минеральных удобрений, например сернокислого аммония или использования серы тоже может подкислять почву.

Углекислый газ, растворенный в грунтовой воде, является мощным растворителем соединений кальция, переводя, в частности нерастворимый карбонат кальция CaCО3 в растворимый бикарбонат кальция Ca(HCO3)2. При росте активности почвенных микроорганизмов в почву выделяется много углекислого газа, ведет к потерям кальция из-за вымывания его из почвы в виде бикарбоната.

Почему важна кислотность почвы

Чрезмерно высокий (выше 9) или низкий (ниже 4) уровень кислотности почвы токсичен для корней растений. В пределах этих значений pH определяет поведение отдельных питательных веществ, осаждение их или преобразования в недоступные растениям формы. В кислых почвах (pH 4.0-5.5) железо, алюминий и марганец находятся в формах доступных растениям, а их концентрация достигает токсического уровня.

При этом затруднено поступление в растения фосфора, калия, серы, кальция, магния, молибдена. На кислой почве может наблюдаться гибель растений без внешних причин (гибель от мороза, развитие болезней и вредителей). Напротив, в щелочных почвах (pH 7.5-8.5) железо, марганец, фосфор, медь, цинк, бор и большинства микроэлементов становятся менее доступными растениям из-за образования нерастворимых гидроокисей. Оптимальным считается pH = 6.5 (слабокислая реакция почвы) .

Это не ведет к недостатку фосфора и микроэлементов, большинство основных питательных веществ становятся доступными растениям, то есть находятся в почвенном растворе. Такая грунтовая реакция благоприятна для развития полезных почвенных микроорганизмов, обогащают почву азотом. Хотя отдельные виды растений приспособились к существованию в кислой или, наоборот, в щелочной среде, однако большинство растений хорошо развиваются при нейтральной или слабокислой реакции почвы (диапазон pH 6.0-7.0).

Подбираем растения к почвам

Подбираем растения к почвам

В нечернозёмной полосе России широко распространены дерново-подзолистые почвы.

Учебная программа Основы ландшафтного дизайна 
(Ландшафтная организация Вашего приусадебного участка)
Ближайшие группы

Как правило, они бедны гумусом, в них недостаточно питательных веществ, а так же они обладают высокой кислотностью. Одна из главных её причин-алюминий, входящий в состав минералов данных почв, а так же кислые продукты разложения лесного опада.

Различают актуальную кислотность, характерную для почвенного раствора или водной вытяжки, определяемую значением рН (степень концентрации водородных ионов) и потенциальную кислотность для твёрдой фазы почвы. Актуальная кислотность определяется наличием в почве органических, гумусовых, минеральных кислот, способных очень легко растворяться в воде. 

Количество кислоты, содержащейся в определённой навеске почвы, определяет потенциальная кислотность (скрытая кислотность). Носителем потенциальной кислотности являются ионы алюминия и водорода, находящиеся в твёрдой фазе почвы в обменно-поглощённом состоянии, но подкисляющие почвенный раствор в результате обменных реакций. Потенциальная кислотность, в свою очередь, подразделяется на: обменную и гидролитическую. Обменная кислотность характеризуется величиной рН солевой вытяжки. При рН 4-4,5 реакция сильнокислая, 4,6-5,0-среднекислая, 5,1-5,5-слабокислая, 5,6-6,0-близкая к нейтральной, 6,1-7,0-нейтральная, 7,1-8,0-слабощелочная. Гидролитическая кислотность, превышающая величину обменной кислотности, показывает сумму водорода в почве: активного, обменного и вытесняемого гидролитически щелочными солями. Обменную и гидролитическую кислотности можно определить в лабораторных условиях.

Реакция среды оказывает большое влияние на подвижность и доступность для растений практически всех элементов их питания. В кислых почвах повышается растворимость соединений железа, марганца, алюминия, меди, цинка, в избыточном количестве оказывающих токсическое действие на растения. Чем кислее почва, тем хуже растения усваивают фосфор, кальций и молибден. Только в нейтральной среде растения способны полностью усваивать необходимые для их жизни питательные вещества. При кислой реакции среды в почве подавляется деятельность полезных микроорганизмов (нитрификаторов, аммонификаторов), снижается интенсивность накопления минерального азота. Отрицательные свойства дерново-подзолистой почвы, отличающейся избыточной кислотностью могут стать причиной гибели растения при перезимовке.

Для нейтрализации избыточной кислотности почвы применяется известкование. Этот приём химической мелиорации улучшает агрохимические и биологические свойства почвы, обеспеченность растений кальцием и магнием, а так же способствует мобилизации и иммобилизации микро- и макроэлементов в почве. Известкование улучшает структуру почвы, увеличивая её водопроницаемость и аэрацию.

На практике необходимость известковании почв определяют по величине рН солевой вытяжки и гранулометрическому составу почвы, так как от гранулометрического состава зависит способность противостоять сдвигу реакции в щелочную сторону при известковании.

Дозы извести, г/м² в зависимости от механического состава почвы.

Наиболее точно дозу извести можно определить по гидролитической кислотности. Расчетами установлено, что для нейтрализации 1 мг-экв. водорода требуется 50 мг CaCO3. Гидролитическая кислотность выражается в мг-экв. на 100 г почвы. Для нейтрализации 1 мг-экв.  водорода  в 100 г почвы требуется 50 мг CaCO3, а  для нейтрализации  в 1 кг-500 мг CaCO3. Вес пахотного слоя почвы на 1 м² принимают за 300 кг. Умножая вес почвы с 1 м² на количество CaCO3, необходимого для нейтрализации  1 мг-экв. водорода в 1 кг почвы, получаем 300х500 мг=150000 мг=150 г. Если, например гидролитическая кислотность почвы равняется 3 мг-экв/100 г, то доза извести будет равна D CaCO3=3×150=450 г/м².

Достаточно точно показатель рН определяется при помощи прибора Н. И. Алямовского. Приобрести его можно в специализированных магазинах. Принцип его использования основан на окрашивании вытяжки из почвы в разные цвета в зависимости от величины рН при добавлении в неё специального индикатора.

Для снижения почвенной кислотности в качестве химических мелиорантов используют различные материалы. Наиболее часто используется известняковая мука, получаемая при размоле известняков. Активной его частью которого, определяющей его ценность, является карбонад кальция с примесью карбоната магния (10%). Качество всех известковых материалов оценивается по тонине дробления. Чем тоньше помол, тем быстрее будет нейтрализоваться кислотность почвы. Известковая мука I класса должна иметь влажность до 1,5 %, содержать не больше 5% частиц диаметром свыше 1 мм и до 70% диаметром менее 0,25 мм.

Гашёная известь или пушёнка (CaOh3), так же используется при известковании. Она образуется в результате гашения жжёной извести (СаО), полученной при обжиге твёрдых карбонатных пород, водой перед внесением в почву. Это тонкий рассыпающийся порошок, быстро нейтрализующий кислотность почвы.

 Как правило, известь на тяжёлых почвах вносят полной дозой осенью  на глубину обрабатываемого слоя почвы (20 см).  В тех случаях, когда известь вносят постепенно в неполной дозе, (лёгкие или слишком кислые почвы),  её заделывают мелко, на 4-6 см. При условии внесения полной дозы известковать почву надо в среднем раз в 10-12 лет. Повторное известкование зависит от почвы  и внесения удобрений. Оно необходимо в том случае, когда вносят преимущественно минеральные удобрения (особенно аммиачные)

Действие известкования на почву и растения весьма продолжительно-8-12 лет.

Ценным известковым материалом является древесная зола. В золе лиственных пород содержится до 30 % CaO, в золе хвойных пород- до 35% CaO. Кроме того, древесная зола содержит калий, фосфор и микроэлементы. Как удобрение, содержащее известь наилучший результат она показывает при применении на кислых почвах, прежде всего на бедных калием, песчаных, супесчаных и торфяниках. Доза внесения золы- 100-200 г/м².

Гажа-озёрная известь, которая так же используется для известкования. Добывается из залежей на месте высохших замкнутых водоёмов. При необходимости гажу дробят и вносят в почву. Действие этого материала эффективнее, чем известняковой муки.

Отношение к почвенной кислотности у разных видов различно и зависит от их биологической особенности. Определённая группа растений не переносит кислых почв. Они хорошо растут только при слабощелочной реакции среды (рН 7,5-8,0) и очень активно отзываются на внесение извести даже на слабо кислых почвах. К таким культурам относятся: абрикос (Armeniaca Scop.), самшит (Buxus L.), скумпия (Cotinus Mill.), дейция (Deutzia Thunb.), лещина (Corylus L.), лох (Eleagnus L.), форзиция (Forsythia Vahl.), бобовник (Laburnum Fabr.).

Реакцию среды от нейтральной до слабощелочной (рН 7,0-8,0) предпочитают: аристолохия (Aristolochia L.), гинкго (Ginkgo L.), граб (Carpinus L.), бирючина (Ligustrum L.), жимолость (Lonicera L.,), лапчатка (Pentaphylloides Duham.), мирикария (Myricaria Desv.), луизеания (Louiseania Carr.), снежноягодник (Symphoricarpus Duhamel). Реакция среды рН 6,5-7,5 подходит для бересклета (Euonymus L.), катальпы (Catalpa Scop), кизильника (Cotoneaster Med.), ракитника (Cytisus L.), розы (Rosa L.)

Основная группа декоративных растений лучше развивается при нейтральной реакции среды. Для их выращивания оптимальная кислотность рН 6-7: клён (Acer L.), конский каштан (Aesculus L.), берёза (Betula L.), облепиха (Hippophaё L.), чубушник (Philadelphus L.), ирга (Amelanchier Medic.), дёрен (Cornus L.), рябина (Sorbus L.), спирея (Spirea L.).

Для таких декоративных пород как: багряник (Cercidiphyllum Siebold et Zucc.), барбарис (Berberis L.), гамамелис (Hamamelis L.), бархат (Phellodendron Rupr.), маакия (Maackia Rupr. et Maxim.), черёмуха (Padus Mill.) приемлем широкий диапазон кислотности (рН от 4,5 до 7,5), но наиболее благоприятны для их роста почвы со слабокислой реакцией (рН 5,5-6,0). Они положительно реагируют на известкование сильно- и средне кислых почв полными дозами, что объясняется не только снижением кислотности, но и улучшением питания растений азотом и зольными элементами.

Слабокислую реакцию рН 5,1-5,5 среды предпочитают: актинидия (Actinidia Lindl.), ольха (Alnus Gaertn.), айва (Chaenomeles Lindl.), фотергилла (Fothergilla L.), эрика (Erica L.), каштан (Castanea Mill.), рододендрон (Rhododendron L.)- pH 4,5-5,0.

Большинство хвойных культур требуют среднекислой и слабокислой реакции (рН 4,5-5,5): кипарисовик (Chamaecyparis Spach.), можжевельник (Juniperus L.), пихта  (Abies L.), ель (Picea A. Dietr.), лжетсуга (Pseudotsuga Carr.), тис (Taxus L.), туя (Thuja L.). Исключение составляют  лиственница (Larix Mill.) и сосна (Pinus L.), которым лучше подойдут нейтральные и слабощелочные почвы. Хорошо отзывается на внесение извести можжевельник обыкновенный (Juniperus communis L.).

В пределах одного рода отношение к кислотности у отдельных видов может различаться, что определяется природными почвенными условиями произрастания вида. Например, дёрен мужской (Cornus mas L.) плохо переносит кислую реакцию среды и очень любит известковые почвы, содержащих большое количество кальция и магния. Различная требовательность культур к реакции почвенного раствора не позволяет подобрать  единый интервал рН для всех типов почв и видов растений. Но регулировать показатель кислотности применительно к каждой отдельной культуре практически невозможно.

Почвенная кислотность – далеко не единственный фактор, влияющий на успех выращивания декоративных культур. Большое значение имеет гранулометрический состав почвы, гидрологические условия участка, различные требования культур к почвенному плодородию, от которых зависит система применения удобрений. При  грамотном подборе растений с учётом их экологических требований и оптимизации почвенных  показателей можно вырастить цветущий сад, где капризным розам и рододендронам будет так же комфортно, как и неприхотливым дёренам.

Казарова С. Ю., научный сотрудник отдела дендрологии Ботанического сада МГУ, кандидат биологических наук       

Как зависит урожайность почвы от её кислотности и щёлочности. Рост

Повышенная кислотность и повышенная щелочность почв во всем мире ограничивают продуктивность пшеницы.

Степень кислотности или щелочности – это относительное количество в почве ионов водорода Н+, выраженное в единицах рН по шкале теоретических (возможных) значений от 1 до 14. Поскольку шкала логарифмическая, изменение рН всего на одну единицу означает десятикратное изменение кислотности или щелочности.

Например, почва с рН = 5 в 10 раз превышает кислотность почвы, рН которой составляет 6, а почва с рН = 4 в 100 превышает кислотность почвы с рН = 6. Почвы со значением рН = 7 считаются нейтральными, а те, в которых это значение ниже, – кислыми, выше – щелочными. Почвы с рН ниже 6,6 в сельскохозяйственном производстве считаются кислыми.

Для пшеницы значение рН между 5,5 и 7,5 является самым благоприятным для роста пшеницы и формирования высокого урожая. Но указанные значения рН могут быть разными для разных почв, разных мест выращивания и разных сортов пшеницы (рис. 1).

В кислых почвах концентрация обменных кислотных катионов алюминия и марганца будет больше, чем концентрация основных катионов кальция, магния, калия и натрия, а в щелочных почвах наоборот.

Считается, что для растения пшеницы питательные вещества оптимально доступны при значениях рН от 6 до 7 (рис. 2). При снижении указанного значения рН доступность ключевых питательных элементов либо очень снижается, либо повышается настолько, что элементы становятся токсичными для растения.

Кислотность и щелочность также влияют на многие биологические процессы, протекающие в почве, а также на болезнетворные организмы, причиняющие вред пшенице, клубеньковые бактерии, которые развиваются на корнях бобовых растений и способны поглощать азот из атмосферы.

Азот хорошо связывается клубеньковыми бактериями в нейтральных или щелочных почвах, а в кислых почвах этот процесс угнетается.

Кислые почвы

Кислотность почвы всегда была потенциальным ограничивающим фактором урожая пшеницы в регионах Северной Америки, где почва в своем естественном состоянии кислая. Однако это явление стало проблемой и для других регионов, в которых почва подкислялась азотными удобрениями. Применение извести для повышения рН почвы в регионах, где оно упало на две единицы, а также для снижения алюминиевой токсичности и повышения доступности питательных веществ стало нормальным явлением (фото 1).

Фото 1. Влияние кислой почвы (штат Оклахома)

Причины изменения кислотности почвы

Химический состав материала, из которого формируется почва, – определяющий фактор ее кислотности. Например, почвы, сформированные на известковых сланцах или известняке, имеют высокое изначальное значение рН. Для того чтобы они стали кислыми, нужно больше времени, чем для тех, которые образовались на гранитах и песчанике. Кроме того, на кислотно-щелочной баланс (рН) почвы влияет геологический возраст ландшафта – время, в течение которого из исходного материала формировалась почва.

Чем длиннее период воздействия погодных условий и чем интенсивнее этот процесс, тем больше будет удалено из почвы исходного материала и, следовательно, будет ниже рН.

Там, где годовой уровень осадков превышает годовую норму испарения и влага накапливается в почве, существует высокий потенциал выщелачивания растворимых солей и основных минералов вниз по профилю почвы, за пределы корневой зоны.

Постепенно почва становится более кислой. Выщелачивание в процессе орошения может также стать причиной повышения кислотности почвы, в зависимости от интенсивности применения воды и ее щелочного баланса (рН).

Аммонийный азот (NH+4), внесенный в почву или полученный в результате разложения пожнивных остатков и органического вещества почвенными бактериями, превращается в нитрат азот (соль азотной кислоты N03+). Это преобразование аммония в нитрат азота происходит благодаря микроорганизмам. В результате такой реакции высвобождается два иона водорода Н+, что приводит к повышению кислотности почвы. Кроме того, ионы аммония, смешанные в концентрированной форме с поверхностным слоем почвы, могут быть замещены другими основными ионами, такими как кальций и калий, которые впоследствии постепенно опускаются вниз по профилю почвы в процессе выщелачивания.

В течение последних нескольких десятилетий этот процесс считается причиной увеличения кислотности почвы в тех местах, где почвы изначально были нейтральными или слегка щелочными.
Азотные удобрения начали активно использоваться для выращивания пшеницы и других культурных растений с 1950 годов. С появлением в 1960 годах новых высокоурожайных карликовых сортов пшеницы, которые имеют свойство положительно реагировать на применение высоких доз азотных удобрений, то есть без угрозы полегания стеблей, интенсивность использования азотных удобрений увеличилась еще больше.Вынос с урожаем кальция, калия и магния также в некоторой степени влияет на подкисление почвы. Стебли и листья содержат в 3-4 раза больше основных минералов, чем семена. Использование растений в качестве фуража или удаление соломы с поля в течение многих лет, в свою очередь, приводит к еще большему удалению минералов с поля по сравнению с вариантом, когда убираются только семена.
Еще одна причина увеличения кислотности почвы – разложение органического материала, особенно в очень влажных почвах. Если разложение происходит при отсутствии достаточного количества кислорода, освобождаются ионы Н+, много органических кислот и большой объем углекислого газа (С02). Углекислый газ реагирует с водой, в результате чего образуется угольная кислота.

Если осуществляется дренаж почвы и восстанавливается поступление в почву кислорода, много кислоты удаляется из почвы с помощью микроорганизмов или в результате других химичес­ких процессов. Вклад в окисление почвы со стороны разложения органической материи будет небольшим. Для незначительных изменений, которые наступают в результате этого процесса, понадобится много лет.
Влияние кислотности почвы на физическое состояние и продуктивность пшеницы
Урожай пшеницы начинает уменьшаться с понижением рН почвы до 5,5-6. Уровень снижения урожая при повышении кислотности почвы зависит от сорта пшеницы, типа почвы и погодных условий в данном регионе. Прогрессирующее снижение урожая с понижением значения рН происходит не из-за более высокой концентрации ионов водорода в более кислой почве.

Прямое влияние кислотности со стороны высокой концентрации водорода на рост пшеницы наблюдается только при значении рН ниже 3. Причиной снижения продуктивности пшеницы с повышением кислотности почвы является изменение растворимости многих ионов, содержащих питательные элементы.
Растворимость одних ионов повышается настолько, что они становятся токсичными для пшеницы. Другие же ионы, наоборот, становятся до такой степени нерастворимыми, что растение испытывает недостаток в них. Высокая концентрация алюминия или марганца в нейтральных почвах не проявляют токсичности, но приводит к резкому снижению урожайности на кислых почвах.

Алюминий не играет существенной роли в росте пшеницы, а вот марганец, медь и цинк существенно влияют на этот процесс.
Низкое значение рН может также привести к тому, что медь, цинк и бор станут токсичными. При этом высокая концентрация этих ионов может стать причиной проявления на растениях симптомов дефицита питательных веществ. Высокая концентрация растворимого алюминия и марганца может быть помехой в поглощении, транспортировке или использовании растением некоторых питательных веществ, а именно кальция, калия, фосфора, магния и молибдена. Это приводит к дефициту в почве этих элементов, хотя при других условиях этого количества питательных элементов было бы достаточно для пшеницы.

Дефицит фосфора является существенным фактором на кислых почвах, поскольку он связывается с железом и алюминием в нерастворимые соединения. Дефицит доступного фосфора может наблюдаться, если значение рН находится у другого края шкалы рН, то есть в щелочных почвах, в которых фосфор также образует малорастворимые соединения. Примером в данном случае может служить кальциевый фосфат.

Корректировка кислотности почвы

Кислотность почвы может быть снижена путем внесения известкового материала (рис. 3). Сельскохозяйственная известь (карбонат кальция, карбонат магния или их смесь) – самое распространенное средство для нейтрализации кислоты. Другие известковые материалы включают в себя кальциевые и магниевые закиси и окиси водорода, а также другие побочные продукты горной добычи.
Чистота продукта обычно оценивается по кальциево-углеродному эквиваленту (ССЕ) либо по содержанию кальциевого карбоната (ЕСС). Большинство штатов, где кислые почвы ограничивают урожайность пшеницы, определили основные направления тестирования почвы для выявления потребности в извести, чтобы помочь производителям правильно корректировать кислые почвы.

Известковый материал должен быть перемешан с почвой на глубину 4-6 дюймов. Плохое перемешивание может привести к образованию целой сети затеков с высоким содержанием щелочи, которые будут чередоваться с кислотными затеками. При плохом перемешивании кислой почвы в верхнем слое может сформироваться слой с высоким содержанием щелочи.

Рис. 3. Химическая реакция извести (карбонат кальция СаСO3) и ки­слотных частиц почвы, в результате которой значение рН почвенного раствора становится нейтральным (Г. Джонсон, Р Узстерман, и Д. Минтер, 1988)

Щелочные почвы

Щелочные почвы влияют на состояние пшеницы и ее продуктивность через уменьшение доступности имеющихся в почве питательных веществ (рис. 2). Когда значение рН равно или больше 8, особенно дефицитным становится фосфор. Дефицит таких микроэлементов, как цинк и медь, также может иметь место, но это не очень сильно влияет на урожайность культуры (если наличие указанных элементов не будет слишком малым в корневой зоне). Ленточное внесение фосфора в щелочную почву, особенно вместе с аммонийным азотом, может помочь удержать эти питательные микроэлементы в ней.

Ленточное внесение фосфора уменьшает степень его контакта с почвой, и это способствует меньшему образованию растворимых солей, таких как кальциевый фосфат. Другим важным путем влияния щелочной почвы на рост, развитие и урожайность пшеницы является наличие лишней соли в почвенном растворе.

Засоленная почва и почва с высоким содержанием натрия

Засоленность почвы определяется содержанием в ней растворимых солей. Соли образованы в основном натриевыми, кальциевыми и магниевыми катионами с хлорными и серными анионами. Незначительную часть составляют калийные катионы, бикарбонатные, карбонатные и нитратные анионы, хотя при определенных условиях они могут быть основными составляющими частями почв.
Как кислотность, так и засоленность почвы может быть результатом унаследованных или остаточных свойств геологического исходного материала почвы, результатом процесса формирования почвы, ландшафта, результатом естественного дренажа или разграничивающих подпочвенных слоев.

Иногда же главной причиной повышения уровня засоленности почвы является сельскохозяйственная практика использования почвы в засушливых местах, где интенсивно применяется орошение.

Cчитается, что для растения пшеницы питательные вещества будут оптимально доступны при значениях рН в пределах 6,0-7,0. Если уровень рН ниже, то ключевые питательные элементы будут либо менее доступны, либо наоборот, станут для растения токсичными

Натриевая (содовая) почва – это почва с высокой концентрацией натрия. Она создает дополнительные трудности для освоения почв из-за плохой структурированности и недостаточной пористости по сравнению с другими засоленными почвами.
Традиционно используются три вида анализов для измерения содержания соли в почве: электропроводимость (ЕС), процент замещения натрия (ESP) и абсорбирующий коэффициент натрия (SAR). Показатель рН почвы также используется как индикатор наличия натрия в почве.

Обычная почва имеет электропроводимость меньше 4 mmho/cm, процент замещения натрия – меньше 10%, абсорбирующий коэффициент – меньше 13 и рН – меньше 8,3. Самозаса­ливающая почва обычно делится на три категории: засоленная, засоленная натриевая, незасоленная натриевая.

Много солей – водный стресс

Основное влияние соли на растение – ограничение потребления воды корнями. При увеличении концентрации соли в почвенном растворе корням становится труднее поглощать воду из солевого раствора.

На почвах с высокой концентрацией солей у растений наблюдается водный стресс, вследствие чего растения прекращают рост.

Особенно это наблюдается при снижении влажности почвы, так как это приводит к резкому увеличению концентрации соли в почвенном растворе.
Реагируя на засоленность, растение направляет энергию не на рост, а на сохранение способности корневой системы поглощать воду.

Это выражается в первую очередь в изменении размеров клеток. Клетки продолжают делиться, но не увеличиваются в размерах в значительной степени.

Cоответ­ственно, пшеница, выращенная на засоленной почве, всегда будет небольших размеров. Клетки с ограниченным размером также появляются в большом количестве у части растений, получивших водный стресс, обычно они имеют темный сине-зеленый цвет.

Засоленность почвы в зависимости от количества и типа имеющейся соли также может быть причиной дисбаланса питательных веществ в растении. Высокий уровень содержания натрия может привести к дефициту в растении кальция и, возможно, даже магния.
Растение более чувствительно к наличию соли в период прорастания семян и появления всходов, чем в более поздние фазы. На ранних стадиях развития повреждение растений и снижение густоты стояния начинаются при электропроводности, равной 4 mmho/cm.

Солончаки на сухих землях

Обрабатываемые площади полузасушливых земель на севере Великой Равнины и в других местах были утеряны из-за солончаков (фото 2).

Многие из этих почв, а также их материнская порода в своем естественном состоянии были насыщены растворимыми солями, в основном в виде сульфатов натрия, кальция и магния. Солончаки образуются в результате того, что избыточная вода, проникающая вниз по профилю почвы, содержит в себе растворимые соли.

Она формирует почвенные воды над водонепроницаемыми слоями (глина, сланец или скальный грунт) или концентрируется в высокопроницаемых слоях (песок, угольные пласты), под которыми лежит водонепроницаемый слой породы. Место, где происходит глубокое проникновение воды, называется участком перезарядки.
Со временем такая вода поднимается до уровня 1,2-1,5 м, причем в других местах уровень грунтовых вод может составлять 4-5 м от поверхности.

Затем по почвенным капиллярам грунтовая вода поднимается к поверхности почвы, в результате чего может сформироваться небольшой участок засоления. Испарение воды приводит к увеличению концентрации соли на поверхности почвы.
Время, необходимое для формирования солончакового пятна, зависит от количества осадков, глубины непроницаемого или в большой степени проницаемого слоя, его подпочвенной топографии, а также от системы земледелия.

Некоторые солончаковые пятна увеличиваются относительно быстро, но все-таки это длительный процесс – около 20 лет и больше. Удивительно, что солончаковые пятна могут быть проб­лемой даже в местах с годовым уровнем осадков, равным 10 дюймам (250 мм).

Основной причиной образования неглубоких грунтовых вод, которые формируют солончаковые пятна, является система земледелия, при которой неэффективно используются имеющиеся осадки. Овощной севооборот является основным фактором просачивания воды и формирования солончаковых источников.

В почве накапливается больше воды, чем может удержать почва в корнеобитаемой зоне. Глубокое проникновение воды под корнеобитаемую зону выражается не только в низком фактичес­ком урожае культур и солончаковых пятнах, но и в снижении урожая из-за недостатка влаги для растений.

Когда значение рН равно или больше 8, особенно дефицитным становится фосфор. Ленточное внесение фосфора в щелочную почву, особенно вместе с аммонийным азотом, может помочь удержать в ней питательные микроэлементы

Перед ремонтом крана сначала надо перекрыть воду. Точно так же перед проведением превентивных мер и восстановлением солончаковых почв нужно прекратить глубокое проникновение воды в грунтовые воды. Этого можно добиться с помощью интенсивного земледелия с набором культур, способных максимально использовать имеющиеся в данном регионе осадки.

Одним из подходов может быть использование летних паров в засушливые годы и посев культур исходя из имеющегося почвенного запаса влаги и предполагаемых осадков в период их роста и развития. Противоэрозийная обработка почвы, обеспечивающая увеличение сохранения запасов почвенной воды, может позволить выращивать культуры, потребляющие много воды.

Растения с глубокой корневой системой, потребляющие большое количество воды (например люцерна, подсолнечник, сафлор), на таких почвах ускоряют восстановление солончаков. При этом уровень грунтовых вод понижается, и солончаковые пятна высыхают. Выпадающие осадки будут постепенно перемещать соли в глубину почвы. В результате плодородность почвы повышается.

Посев в солончаковых местах растений, которые хорошо выдерживают засоленность, способствует дренажу и восстановлению этой почвы. В некоторых ситуациях может быть необходимо осушение солончаков. Если почва имеет высокое содержание натрия, то, возможно, будет необходимо внести кальций. Для этого, как правило, используют гипс.

Солончаки, появившиеся вследствие ирригации

Проблема солончаков, возникших вследствие ирригации, может также стать причиной высокого уровня грунтовых вод. Ситуация, когда вода подходит к поверхности и испаряется, приводит к накоплению солей.

Такое явление может возникнуть в результате просачивания воды из каналов, траншей, применения воды больше, чем ее может вобрать в себя почва, и в большем количестве, чем необходимо растениям, либо полив по слишком длинным для данной почвы и для данного культурного растения бороздам.

Высокая концентрация соли в поливной воде увеличивает засоленность почвы на орошаемом поле независимо от дренажа и неглубокого уровня грунтовых вод.
Во избежание вторичной засоленности почвы в результате орошения рекомендуется обеспечивать адекватный дренаж, использовать качественную воду, предотвращать утечку воды из систем при ее подводе к полю. Полив следует осуществлять так, чтобы не выливать лишнюю воду.

Кроме того, следует предотвращать повышение уровня грунтовых вод.
Усовершенствованный дренаж почвы необходим для восстановления засоленной почвы на орошаемых площадях. Поливная вода и осадки переместят излишнюю соль ниже, в корневую зону. При этом, если концентрация натрия высокая, для замены замещаемого в почве натрия необходимо добавлять кальций, в большинстве случаев в виде гипса.

Фото 2. Влияние просачивания соли на поверхность почвы (штат Монтана)

Справка

Солончаковые почвы имеют электропроводность (ЕС)4 mmho/cm, степень насыщенности натриевыми катионами (ESP) – меньше 15%, коэффициент поглощения натрия (SAR) – меньше 13, а рН – меньше 8,3 (см. таблицу 1). Появление на поверхности белой корки – обычное явление после высыхания солончаковой почвы.

Поскольку концентрация натрия относительно небольшая, структура почвы и коэффициент фильтрации сравнимы с несолончаковыми почвами.
Несолончаковые натриевые почвы имеют электропроводность (ЕС) меньше 4 mmho/cm, степень насыщенности натриевыми катионами (ESP) – больше 15%, коэффициент поглощения натрия (SAR) – больше 13, а рН – обычно между 8,5 и 10.

Большое количество насыщенного натрия становится причиной депрессии частиц почвы и органической материи. Такие почвы имеют плохую структуру, низкую пористость, низкий коэффициент фильтрации воздуха и воды, а также склонны к образованию блюдец на поверхности.

Из-за низкого коэффициента фильтрации доступность воды для растения пшеницы со временем уменьшается. Содовые (натриевые) почвы часто встречаются небольшими площадями в регионах с малым количеством выпадения дождей, эти места часто называют «блестящими пятнами».

Высота пшеницы, сила роста растений и достижимый урожай в таких местах обычно намного меньше, чем на прилегающих к ним полях.
Солончаковые натриевые почвы имеют электропроводность (ЕС) больше 4 mmho/cm, степень насыщенности натриевыми катионами (ESP) – больше 15%, коэффициент поглощения натрия (SAR) – больше 13, а рН – меньше 8,3 при наличии избытка растворимой соли.

Но если соли выщелачиваются в подпочвенный профиль без добавления кальция, рН может увеличиться до 8,5, потому что натрий становится доминантным катионом. Тогда почва может стать натриевой, а натрий будет влиять на структуру и другие свойства почвы.

Р. Джеймс Кук,
Министерство сельского хозяйства США, исследовательская сельскохозяйственная служба, Госуниверситет Вашингтона

 Роджер Дж. Фесет,
Служба по корпоративному распространению

WikiHow: Как определить кислотность почвы подручными средствами

WikiHow: управление кислотностью грунта

Что такое кислая почва?

Если вам интересно, почему растения в вашем саду не развиваются, или, возможно, почему некоторые сорняки, кажется, взяли верх, возможно, пришло время проверить кислотность вашей почвы.

Что такое кислая почва?

Кислотность почвы (и кислотность чего-либо еще) измеряется по шкале от 1 до 14. Все, что ниже 7, считается кислым. Все вышеперечисленное считается щелочным. Большинство садовых растений хорошо себя чувствуют при pH от 6 до 7.5. Причина, по которой pH от 6 до 7,5 является оптимальным для садовых растений, заключается в том, что от 6 до 7,5 фосфор в почве является растворимым, то есть он растворяется в воде и усваивается корнями растений. Фосфор является одним из трех макроэлементов, в которых нуждаются все растения (в соотношении NPK, которое вы видите на упакованных удобрениях, фосфор является центральным числом), и он отвечает за цветение и завязывание плодов.

 Кафедра агрономии и почвоведения,
Колледж тропического сельского хозяйства и человеческих ресурсов,
Гавайский университет в Маноа 

 ____________________________________________________
Пункт pH
______________________________________________
Наиболее кислые почвы 4,0-6,0
Лимонный сок 2,2-2,4
Апельсиновый сок 3,4-4,0
Уксус 4.0-4,5
Кислотный дождь 3,0-5,0
Чистая дождевая вода 5,5-5,7
Свежее молоко 6,3-6,6
Плазма крови 7,0-7,2
Мягкий мыльный раствор 8,5-10,0
______________________________________________________
 

 Хотя посев кислотоустойчивых культур - разумный вариант
на кислых почвах известкование традиционно используется для корректировки кислотности почвы и улучшения
продуктивность почвы.

  Когда известь (например, CaCO3) добавляется во влажную почву, происходят следующие реакции:

(1) Известь медленно растворяется влагой в почве с образованием Ca2 + и OH-.

CaCO3 + h3O (в почве) ==> Ca2 + + 2OH- + CO2 (газ)

(2) Недавно произведенный Ca2 + будет обмениваться с Al3 + и H + на поверхности.
кислых почв
 
       2Ca2 + + почва-Al ===> почва-Ca + Al3 +
              + почва-H почва-Ca + H +

(3) Полученный извести OH- будет реагировать с Al3 + с образованием твердого Al (OH) 3 и с H +.
образовывать воду.Al3 + + 3OH- ===> Al (OH) 3 (твердый)
                Н + + ОН- ===> h3O
 

____________________________________________________
PH урожая
--------------------------------------------------
Люцерна 6,5-7,5
Авокадо 6,0-6,5
Азалия 4.5-5,0
Камелия 4,5-5,5
Имбирь 6,0-7,0
Макадамия 5,0-6,5
Ананас 4,7-5,7
Сахарный тростник 6.0-7.0
Таро 5.5-6.5
_____________________________________________________