CC BY
66УДК 631.822.1
ОСНОВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ ПО ИЗВЕСТКОВАНИЮ кислых почв
В. В. Окорков - ГНУ Владимирский НИИСХ Росссельхозакадемии E-mail: [email protected]
Описана ведущая роль известкования в повышении плодородия кислых почв. При проведении этого приема необходимо учитывать свойства не только пахотного слоя, но и подпахотных горизонтов. Показано, что в большинстве случаев эффективность известкования обусловлена повышением рНпочвы и связыванием подвижного алюминия, что устраняет его токсическое влияние на корневые системы возделываемых культур, увеличивает мощность корнеобитаемого слоя кислых почв. Известкование влияет на гумусовое состояние почв, улучшает их агрофизические свойства.
Ключевые слова: кислые почвы, известкование, повышение рН почвы, подвижный алюминий, мощность корнеобитаемого слоя, агрофизические свойства почв, плодородие.
Кислая реакция почвенной среды
- одна из главных причин низких урожаев сельскохозяйственных культур, гибели зерновых и многолетних трав при перезимовке, а также слабой эффективности удобрений. В последние
годы установлено и особое значение известкования почв как природоохранного и экологического фактора.
Площадь пахотных почв с избыточной кислотностью в Центральном регионе России составляет около 11,0 млн. га или 53 % от общего количества пашни. Среди лугов и пастбищ кислые почвы занимают 1,9 млн. га при 53 % обследованных угодий. Прогнозные расчеты изменения структуры почв
свидетельствуют о потенциальном росте площадей с избыточной кислотностью (табл.1). При этом в 2,0-2,5 раза увеличиваются площади почв с рНКС1 = 5,0 и ниже. Последние нуждаются в первоочередном известковании [1] Многочисленные исследования по известкованию кислых почв показали весьма близкую эффективность половинных и полных доз извести, рассчитанных по гидролитической кислотности. Эти дозы извести были ориентированы преимущественно на создание благоприятной реакции среды лишь в пахотном слое. Однако дерново-подзолистые почвы могут различаться по содержанию гумуса, емкости поглощения, степени насыщенности поглощающего комплекса основаниями, мощности горизонтов, имеющих кислую реакцию среды, гранулометрическому и минералогическому составу, глееватости, что может влиять на эффективность той или иной дозы мелиоранта.
Особенно негативно сказывается на плодородии кислых почв повышенная концентрация обменного алюминия (выше 4-5 мг/100 г почвы) как пахотных, так и подпахотных горизонтов. Она токсична для корневых систем многих культурных растений [2].
Дерново-подзолистые почвы можно разделить на 2 большие группы: с низким содержанием обменного алюминия (меньше 4 мг/100 г по-
чвы) в их профиле до метровой глубины и высоким содержанием его (выше 4 мг/100 г.).
В 1-й группе почв рНКС1 верхней части почвенного профиля варьируют от
5,0 до 6,8, степень насыщенности основаниями - от 48 % (Погост Быково) до 94 % (разрез 2, Кидекша), гранулометрический состав горизонтов с наличием обменного алюминия - от песчаного до среднесуглинистого, содержание гумуса в пахотном слое - от 0,9 до 5,0 % (разрез 3, Лопатницы). Гранулометрический состав почвообразующих пород облегченный (не тяжелее легкого суглинка). Они характеризуются низкой активностью глеевых процессов. Эффективность известкования на этой группе почв ожидается весьма низкой. Корневые системы возделываемых культур на этих почвах способны проникать в более глубокие слои почвы и использовать из них влагу и элементы питания. Недостаточно высокое плодородие этих почв может быть связано с низким содержанием подвижных форм элементов питания (Р2О5 и К2О) в пахотном и подпахотных горизонтах.
2-ая группа почв характеризуется высоким содержанием обменного алюминия в метровой толще и имеет следующие особенности: 1) содержание гумуса в пахотном слое колеблется от 0,9 до 2,3 %; 2) в пахотном горизонте обменный алюминий может отсутствовать или содержаться в нетоксичных для растений количествах; 3) в подпахотных горизонтах на глубине 40-60 см содержание обменного алюминия может достигать 40 мг/100 г почвы; 4) степень насыщенности основаниями в подпахотных горизонтах может снижаться до 20-30 % и ниже; 5) максимум обменного алюминия может находиться на глубине 30-100 см; 6) гранулометрический состав горизонтов с высоким содержанием обменного алюминия разнообразен - от песчаного до тяже-
1. Прогноз структуры кислотности пахотных почв по Централь-ному Федеральному округу [1]
Группа почв по рНКС1 2005 г. (исходный) 2010 г. 2015 г.
тыс. га % тыс. га % тыс. га %
6,1 и выше 4074,0 20,7 1222,2 6,2 0 0
5,6-6,0 5064,9 25,7 5384,2 27,3 4074,0 20,7
5,1-5,5 6824,5 34,6 7309,6 37,0 7794,7 39,5
4,6-5,0 3205,0 16,2 4771,6 24,2 6338,2 32,1
4,5 и ниже 561,1 2,8 1041,9 5,3 1522,6 7,7
Всего 19729,5 100,0 19729,5 100 19729,5 100
В т.ч. рНКС1 < 5.5 10590,6 53,6 13123,1 66,5 15655,5 79,3
Средневзвеш. рН..„ 5,53 5,32 5,12
2. Физико-химическая характеристика серых лесных почв Владимирского ополья
Горизонт, глубина, см Гумус, % рн 1 сол Б I Н| Нп„,, 1 Г 1 ОБМ А1 , ОБМ, мг/100 г V, % Частицы < 0,01 мм, %
мг-экв/100 г почвы
Серая лесная почва, разрез № 1 вблизи села Семеновское-Красное
Апах, 0-25 2,10 5,50 22,5 2,45 0,06 нет 90,4 45,6
А2В, 25-45 0,65 5,20 23,2 1,93 0,05 нет 92,3 50,7
В1, 45-72 0,46 5,95 24,1 1,31 0,06 нет 94,9 47,5
В2, 72-100 0,33 7,30 - 0,44 0,05 нет 98,3 49,1
ВС, 100-120 0,33 7,25 - 0,35 0,05 нет 98,8 46,9
Серая лесная почва, разрез № 2 вблизи села Семеновское-Красное
Апах, 0-28 3,04 6,05 23,1 2,71 0,06 нет 89,5 42,5
А2В, 28-42 0,80 5,35 19,6 1,75 0,05 нет 91,8 43,4
В1, 42-60 0,42 5,05 21,6 2,01 0,05 нет 91,5 47,4
В2, 60-80 0,40 5,15 22,0 1,75 0,04 нет 92,6 48,4
ВС, 90-120 0,30 5,60 23,8 1,40 0,05 нет 94,4 50,0
Серая лесная почва, разрез № 2, МЮЯ. понижение
Апах, 0-32 2,83 6,45 25,5 1,40 0,02 нет 94,8 35.0
А2В, 32-50 1,89 6,10 21,7 2,27 0,02 нет 90,4 43.3
АЬі1, 50-60 5,09 4,95 17,6 7,17 0,10 0,36 71,0 44.3
АЬі2, 60-80 3,18 4,45 16,9 10,3 0,34 2,34 62,1 43.7
В, 80-100 0,76 4,15 13,9 6,12 1,10 9,09 60,5 48.6
Серая лесная почва. раз рез 1, Брутово
Апах, 0-29 2,,48 6,15 23,4 1,57 0,02 нет 93,7 38,4
А2В, 29-43 0,73 5,35 20,5 1,92 0,03 нет 91,4 43,2
В1, 43-80 0,46 4,95 19,2 2,27 0,04 0,09 89,4 44,4
ВС, 80-100 0,42 4,40 18,7 3,32 0,14 0,72 84,9 53,8
Серая лесная почва. разрез № 3. севе онее 0,5 км от г. Вла димира
А1, 0-23 2,23 6,25 22,1 1,92 0,02 нет 92,0 39,6
А2В, 23-35 1,19 6,20 23,7 1,40 0,02 нет 94,4 47,6
В1, 35-53 0,68 5,85 24,7 1,57 0,03 нет 93,9 47,4
В2, 53-80 0,46 5,20 23,3 2,10 0,03 нет 91,7 54,2
ВС, 80-100 0,31 5,05 23,7 2,27 0,04 0,09 91,2 61,0
Разрез № 3, Березницы, дерновая среднеоподзоленная супесчаная на моренном суглинке
Апах, 0-33 2,31 6,50 13,6 1,05 0,04 - 92,8 19,0
А2В, 33-50 0,49 6,50 12,2 1,05 0,04 - 92,1 35,1
В1, 50-70 0,50 5,10 19,0 1,75 0,07 - 91,6 39,7
В2, 70-82 0,44 5,60 21,4 1,40 0,04 - 93,9 39,6
ВС, 83-105 0,25 7,25 - 0,35 0,06 - - 34,2
лосуглинистого; 7) почвообразующие породы могут характеризоваться как легким, так и тяжелым механическим составом.
В зависимости от характера почвообразующих пород и других факторов почвообразования дерново-подзолистые почвы с высоким содержанием обменного алюминия характеризуются широким разнообразием по степени развития глеевых процессов. Слабоог-лееватые и с отсутствием признаков глееватости почвы - первоочередной объект химической мелиорации. Для освоения глеевых почв необходимо проведение гидротехнических мероприятий по снижению уровня грунтовых вод.
Примером почв с отсутствием или низким содержанием обменного алюминия служат серые лесные почвы
Ополья (табл.2). Практически во всем почвенном профиле их нет обменного алюминия в количествах, токсичных для культурных растений. Они в достаточной мере обеспечены подвижными формами фосфора и калия по всему почвенному профилю [3]. Это позволяет им использовать влагу из глубоких подпахотных горизонтов и без особого ущерба для продуктивности переносить достаточно длительные периоды засухи.
Так как в подпахотных горизонтах дерново-подзолистых почв с высоким содержанием обменного алюминия максимум его содержания находится на глубине 30 см и ниже, то для увеличения мощности корнеобитаемого слоя таких почв необходимо предусматривать внесение мелиоранта и на связывание обменного алюминия в под-
пахотных слоях. Поэтому дозы извести, рассчитываемые на мелиорацию только пахотного слоя по полной гидролитической кислотности, могут оказаться недостаточно эффективными. Об этом свидетельствуют данные длительных опытов, результаты которых были обобщены в последние годы.
В 1968 году на легкосуглинистой дерново-подзолистой почве с сильнокислой реакцией среды и степенью насыщенности поглощающего комплекса основаниями 40 % заложен опыт. Известняковую муку и металлургический шлак вносили в дозах по полной гидролитической кислотности из расчета 8,3 т/га СаСО3 по нейтрализующей способности. Результаты опыта (табл.3) свидетельствуют о том, что действие однократно внесенной полной дозы любой из форм известковых удобрений продолжалось в течение 30 лет. И по всем периодам лучшей формой известковых удобрений был металлургический шлак. За 30 лет окупаемость 1 т СаСО3 дополнительной продукцией зависела от формы известкового удобрения: для известняковой муки она составила 10,1 ц, для металлургического шлака - 14,5 ц, т.е. была в 1,5 раза выше
Действие металлургического шлака на кислотность почвы было слабее, чем известняковой и доломитовой муки. Сдвиг рНКС1 почвы по шлаку был в среднем на 0,4-0,6 ниже, чем по карбонатным формам известковых удобрений. Продуктивность же сельскохозяйственных культур по шлаку была выше. При взаимодействии СаСО3 с поглощающим комплексом кислых почв происходит гидролиз образовавшихся при растворении мелиоранта СО32- с образованием НСО3- и ОН-[5,6]. Ионы ОН- связывают Н+ почвенной кислотности с образованием малодис-социированного соединения (Н2О). Са2+ становятся обменными. Образовавшийся бикарбонат кальция может передвигаться в более глубокие слои, снижая их кислотность. Величина рНКС1 будет определяться состоянием буферной системы: НСО3‘ + Н2О ^ Н2СО3 + ОН'. В слое внесения гидролиз карбонат-ионов протекает преимущественно по 1-й ступени.
При применении металлургических шлаков гидролиз SiO32' сразу идет по обеим ступеням с образованием 2-х гидроксил-ионов и более слабой кремниевой кислоты. Поэтому нейтрализующая способность металлургических шлаков существенно более высокая, хотя этот процесс протекает более медленно. Равновесная величина рН контролируется уже кислотно-основными
3. Влияние форм известковых удобрений на продуктивность севообо-рота,
ц/га зерн. ед. [4]
Вариант 1968-1976 1977-1983 1984-1990 1991-1998
Средний урожай При- бавка Средний урожай При- бавка Средний урожай При- бавка Средний урожай При-бавка
Без извести 44,4 - 30,0 - 37,4 - 30,9 -
Изв. мука 44,2 - 36,0 6,0 40,1 2,7 33,8 2,9
Метал. шлак 45,6 1,2 37,9 7,9 41,5 4,1 36,0 5,1
4. Влияние повторного известкования на продуктивность звена сево-оборота однолетние травы - овес с подсевом трав - травы 1-го г.п. [4]
Варианты Сбор зерн. ед. в сумме за 3 года Прибавка урожая, ц/га зерн. ед.
суммарная ежегодная
Фон - NPK (Ф) 92,9 - -
Ф + извест. мука в 1968 г. по 1,0 г.к. 95,7 2,8 0,9
Ф + известняковая мука в 1968 г. по 1,0 г.к. + 0,5 г.к. + 0,5 г.к. 102,8 9,9 3,3
1,0 г.к. + 1,0 г.к. 107,6 14,7 4,9
1,5 г.к. + 1,5 г.к. 112,0 19,1 6,3
2,0 г.к. + 2,0 г.к. 112,3 19,4 6,4
1,0 г.к. в 2002 г. 104,3 11,4 3,8
Ф + шлак в 1968 г. + 1,0 г.к. в 2002 г. 104,2 11,3 3,7
НСР05, ц/га зерн. ед. 3,9
5. Влияние известкования, минеральных удобрений и глубины от-бора образца на содержание подвижного алюминия (конец 1-й ротации севооборота, 1986), мг-экв/100 г почвы [8]
Фон, дозы NPK (А) Доза СаСО3, г.к. (В3) Глубина, см (С) Ср. по факторам
0-20 20-40 40-60 60-80 80-100 А В
0 0 0,020 0,087 0,290 0,293 0,180 0,133 0,193
0,5 0,000 0,000 0,110 0,218 0,105 0,220
1,0 0,000 0,000 0,115 0,445 0,133 0,106
NPK 0 0,008 0,058 0,203 0,148 0,090 0,159
0,5 0,002 0,011 0,540 0,520 0,340
1,0 0,000 0,006 0,190 0,170 0,100
2NPK 0 0,025 0,398 0,550 0,405 0,135 0,227
0,5 0,000 0,230 0,493 0,405 0,330
1,0 0,000 0,055 0,153 0,135 0,085
Ср. по фактору С 0,006 0,094 0,294 0,304 0,166 НСР 05А НСР 05В
НСР05 С 0,011 С1 С2 С3 С4 С5 0,029 0,015
Значимость разностей между частными средними по делянкам фактора А - 0,113; В - 0,057; С - 0,033.
6. Влияние известкования, минеральных удобрений и глубины от-бора образца на содержание подвижного алюминия (конец 4-й ротации севооборота, 2007), мг-экв/100 г почвы [9]
Фон, дозы NPK (А) Доза СаСО3, г.к. (В) Глубина, см (С) Ср. по факторам
0-20 20-40 40-60 60-80 80-100 А В
0 0 0,010 0,034 0,373 0,271 0,103 0,164 0,162
0,5 0,025 0,025 0,294 0,166 0,101 0,180
1,0 0,010 0,019 0,389 0,440 0,205 0,134
NPK 0 0,045 0,055 0,110 0,113 0,071 0,133
0,5 0,073 0,084 0,433 0,320 0,191
1,0 0,016 0,014 0,233 0,219 0,025
2NPK 0 0,073 0,093 0,360 0,440 0,276 0,178
0,5 0,036 0,069 0,468 0,326 0,091
1,0 0,006 0,006 0,265 0,120 0,041
Ср. по фактору С 0,033 0,044 0,325 0,268 0,123 НСР 05А НСР„„ 05В
НСР05 С 0,026 С1 С2 С3 С4 С5 0,010 0,036
Значимость разностей между частными средними по делянкам фактора А - 0,113; В - 0,057; С - 0,033..
свойствами самого поглощающего комплекса.
После повторного известкования в 2002 г. различными дозами и формами известковых удобрений в опыте возделывали однолетние травы, овес + травы, травы 1-го года пользования. Повторное известкование было фактором значительного увеличения продуктивности звена севооборота с 92,9 до 102,8 ц/га зерн. ед. (табл.4). По мере увеличения дозы извести при повторном известковании сбор урожая
возрос до 112,3 ц/га зерн. ед.
На основании этих данных можно сделать заключение, что при повторном известковании происходит растворение извести, гидролиз карбонат-ионов и постепенная нейтрализация кислотности передвигающейся жидкой фазой в подпахотных горизонтах. Это ведет к дальнейшему увеличению мощности корнеобитаемого слоя изучаемых почв и повышению продуктивности звена севооборота. Чем выше доза, тем мощнее корнеобитаемый
слой. Хотя с повышением доз извести и снижается окупаемость 1 т СаСО3 с 2,7 до 1,3 т зерн. ед., однако на отмелио-рированных почвах имеется возможность десятки лет использовать более высокие запасы почвенной влаги и получать более полновесные урожаи.
В настоящее время все больше исследователей поддерживают представления, что основным фактором, определяющим отрицательное действие кислых почв на растения, служит наличие больших количеств обменного алюминия. Отмечается, что заметное накопление подвижного алюминия наблюдается при рН < 4,7-5,2 [2, 5-7].
В работе Е.М Митрофановой [8] на дерново-подзолистой почве Предура-лья изучалась зависимость содержания подвижного алюминия от реакции почвенной среды, известкования и уровня применения минеральных удобрений. Обменный алюминий в конце 1-й и 4-й ротаций 7-польного севооборота определяли по слоям почвы до метровой глубины. Исследуемая дерново-подзолистая почва до закладки опыта характеризовалась следующими агрохимическими показателями: рНКС1 4,4-4,5; S 17,0-19,0 мг-экв/100 г почвы, НОБМ 0,07-0,16 мг-экв/100 г, V 77-79 %, гумус по Тюрину 2,49-3,12 %, Р2О5 и К2О (по Кирсанову) - соответственно 40-62 и 107-128 мг/кг. В конце 1-й ротации установлено, что в подпахотных горизонтах содержание подвижного алюминия значительно больше, чем в пахотном (табл. 5). Особенно высокое содержание его отмечено в слоях почвы 40-60 и 60-80 см, соответствующих горизонтам В1 и В2. В этих горизонтах почвы под влиянием элювиально-иллювиальных процессов происходит накопление полуторных окислов, в т.ч. и подвижного алюминия.
Влияние извести в дозе 0,5 г.к. после 1-й ротации распространялось до глубины 40 см, а в дозе 1,0 г.к. - до 4060 см. Внесение минеральных удобрений в течение ротации севооборота в дозе 2 NPK в вариантах без извести и
0,5 г.к. способствовало существенному повышению содержания подвижного алюминия в слое почвы 20-40 см.
Через 4 ротации (табл.6) действие извести в дозе 0,5 г.к. практически прекращается. Однако при применении извести в дозе 1 г.к. как без минеральных удобрений, так и внесении одинарной и двойной дозы NPK последействие известкования в слое почвы 0-40 см сохранилось. В слое 40-60 см содержание подвижного алюминия оставалось высоким во всех вариантах опыта. Это связано с тем, что внесенный мелиорант практически полностью растворился в
1-й ротации и уменьшил содержание обменного алюминия преимущественно в слое 0-40 см. В последующие годы естественные процессы подкис-ления повысили содержание обменного алюминия в вариантах контроля и применения половинной дозы извести. Однако полная норма извести поддерживала достигнутый в 1-й ротации низкий уровень содержания обменного алюминия. Очевидно, для снижения обменного А1 в более глубоких слоях почвы необходимо применять более высокие дозы извести.
По данным И.А. Шильникова с соавторами [9], на фоне известкования кислых дерново-подзолистых почв существенно возрастает эффективность минеральных удобрений: в посевах клевера в 1,5-1,7 раза, озимой пшеницы - более чем в 2 раза, ячменя - в 1,8-2,0 раза. Повышение содержание обменного А1 на 1 мг/100 г. приводит к снижению урожайности озимой пшеницы на 4,5 %, кормовой свеклы - более чем на 5 %).
Представления, совпадающие с изложенными в работах [5-7], высказаны в работе В.Ф. Дричко [10]. В ней говорится, что токсичность кислотности (ионов водорода) проявляется главным образом на очень кислых торфяных почвах с рНКС1 2,8-3,9 при низком содержании обменного кальция. На дерново-подзолистых почвах с токсичностью самого катиона водорода приходится сталкиваться очень редко. Считают также, что в ризосфере большинства растений нормальная кислотность почвы составляет 4 единицы рН, хотя в целом почва произвесткована до рН 6. Таким образом, в непосредственной близости от поверхности корня (24 мм) кислотность почвы превышает величину рН, устанавливающуюся при известковании. Исследования показывают высокую толерантность растений к рН. Некоторые растения выдерживают изменения в рН на 3 единицы (изменения в концентрации Н+ в 1000 раз). Отсюда следует, что ионы водорода воздействуют на формирование урожая растений опосредованно.
Значительно более чувствительны растения к наличию в почве подвижного алюминия. В кислых почвах его концентрация весьма высока. С ростом рН она быстро уменьшается. В некотором интервале рН она поддерживается на минимальном уровне, а затем снова возрастает при достижении определенных значений рН. Очевидно, при известковании наблюдается следующая последовательность событий: внесение дозы извести повышает величину рН почвы, что уменьшает содержание
подвижного алюминия и ведет к росту урожая. Для первого звена цепочки наибольшее значение имеют гранулометрический состав, содержание органического вещества, обеспеченность почв фосфором, для второго - кислотность, содержание органического звена, обеспеченность фосфором, а для третьего - чувствительность растений к А1. В первом и втором звеньях основными являются физико-химические процессы, в третьем - физиологические и микробиологические процессы взаимодействия растений с почвенной средой.
В процессе роста и развития растения через корневую систему выделяют в почву различные ассимилянты, в состав которых входят простые органические кислоты (яблочная, лимонная, щавелевая и др.), образующие комплексы с алюминием [11]. Таким способом растения защищают себя от повреждающего действия алюминия. Чем больше растение способно образовывать и выделять в прикорневую зону почвы веществ, связывающих алюминий, тем при меньших значениях PH оно нормально развивается. Таким образом, проблема кислотоустойчивости растений должна рассматриваться как проблема алюмоустойчивости, или алюмотолерантности. Часто непосредственно изучаемые зависимости между урожайностью и дозой мелиоранта или урожайностью и рН почвы не являются корректными, так как прямой связи между этими величинами нет. Влияние дозы мелиоранта или рН почвы на урожайность растений реализуется опосредованно через содержание подвижного А1 в почве, его действие на растения и сопротивляемость растений действию А1.
В почвах, имеющих реакцию среды рНКС1 4,0, содержится 9-10 мг подвижного алюминия на 100 г, при рНКС1 4,9-
5,0 - около 1 мг [12].
Обменная кислотность почв северо-западного региона объясняется в основном присутствием подвижного алюминия и, в меньшей мере, - обменного водорода. Алюминий в почве находится в обменном состоянии главным образом в промежуточных слоях глинистых минералов. Полимеры алюминия в них представляют собой не полностью нейтрализованные ионы гидратированного алюминия, которые относительно прочно соединены химическими связями с прилегающими слоями глины. При известковании полимеры алюминия нейтрализуются основаниями очень медленно - в течение нескольких месяцев. Механизм перехода А1 при известковании в ма-
лорастворимое состояние до конца не изучен. Предполагается, что при этом могут образовываться различные по химическому составу и степени полимеризации гидроксиды алюминия
[13].
Степень повреждения растений при избытке А1 зависит не только от вида и сорта растения, концентрации А1, но и других элементов (Са, Mg, К, Мо, Мп, Fe, Си, Si и Р) в питательной среде и почве. Гуминовые и фульвокислоты снижают токсичность алюминия, марганца и железа для ячменя, клевера красного и других культур и смещают оптимальный для них интервал значений реакции почвы в сторону большей кислотности (Небольсин, 1977).
При длительном применении минеральных удобрений реакция среды снижалась как в пахотном, так и в подпахотном горизонтах. Влияние их в первые годы четко не выражено. Связано это с методическими особенностями определения гидролитической кислотности почвы (неполнота вытеснения при однократной обработке ацетатом натрия) и с присутствием в почве непрореагировавшей извести. Определение полной гидролитической кислотности промыванием почвы порциями раствора гидролитически щелочной соли показало существенные различия в характере кривых и в первые годы после известкования. Первые порции элюата из почвы, в которую вносили минеральные удобрения, имели более высокую кислотность, чем из неудобренной почвы.
В исследованиях С.Е.Витковской (2010) при взаимодействии известняковой муки и компостов из твердых бытовых отходов с супесчаной дерновоподзолистой почвой не наблюдалось корреляционной зависимости между концентрацией Н+ и концентрацией Са2+ в почве. По изменению концентрации обменного кальция период взаимодействия мелиоранта с почвой можно разделить на 2 этапа: 1-й этап характеризуется интенсивным переходом Са2+ в почвенный раствор и увеличением его в обменном состоянии. Скорость накопления Са2+ в обменной форме должна зависеть от растворимости мелиоранта и влажности почвы. На втором этапе скорость выноса элемента из почвы превосходит скорость перехода Са2+ в обменную форму и наблюдается снижение концентрации обменного кальция. Отсюда заключаем, что 1-й этап взаимодействия мелиоранта с почвой связан не с обменом ионов Са2+ на ионы Н+, а со связыванием поглощенных Н+ ионами ОН’ в малодиссоциированное соединение Н2О, образовавшееся в ре-
зультате гидролиза СО32-, что совпадает с представлениями, изложенными в работах [5,6]. В результате указанной реакции нейтрализации место связанных ионов водорода занимают ионы Са2+ (без увеличения концентрации Н+ в жидкой фазе).
На эффективность известкования большое влияние может оказывать качественный состав гумуса. Так, по данным Л.Г. Бакиной, З.П. Небольсиной (2010)[18], гуминовые кислоты, выделенные из глинистой дерновоподзолистой почвы, обладают более легкой осаждаемостью кальцием, чем гуминовые кислоты легкосуглинистой почвы. В глинистой почве уже при полной дозе извести (эквивалентна г.к.) наблюдается перегруппировка фракций гуминовых кислот с преобладанием 2-й фракции, в легкосуглинистой почве эти изменения наблюдаются в незначительных количествах. Слабую способность гуминовых кислот к взаимодействию с кальцием предлагается рассматривать в качестве основной причины более частой периодичности известкования почв легкого гранулометрического состава.
В условиях вегетационного опыта
[14] известкование дерново-подзолистой супесчаной почвы возрастающими дозами мелиоранта не приводит к изменению содержания гумуса. Выявленные отличия между вариантами были недостоверны. Использование возрастающих доз мела приводит к увеличению в составе гумуса всех фракций гуминовых кислот. Отношение СГК/СФК расширяется, начиная с дозы 0,6 г.к., но не выходит за рамки фульватно-гу-матного типа. Содержание негидролизуемого остатка уменьшается. Максимальное содержание 2-й фракции гуминовой кислоты установлено в почве, нейтрализованной мелом по 1,6 г.к. Однако оно не превышает 15 % от общего содержания углерода почвы. Дальнейшее увеличение дозы мела сопровождается возрастанием в составе гумуса 3-й фракции гуминовых кислот.
Изменения в составе гумуса в результате известкования и окультуривания довольно устойчивы. Даже спустя 60 лет после выведения дерново-подзолистой песчаной почвы из хозяйственного оборота, в составе гумуса обнаруживается наличие 2-й фракции гуминовых кислот, а после 100 лет его состав приближается к составу гумуса целинной лесной почвы, но его полного восстановления не происходит.
Повторное известкование легкосуглинистых дерново-подзолистых почв высокими дозами извести [15] снижает твердость почвы на 10-12 %, влажность
завядания, повышает полную влаго-емкость на 6-10 % и более слабо-объемную массу. Между исходной и произвесткованной почвами не выявлено различий в водопрочности агрегатов, определяемой методом Адрианова.
Высокая эффективность известкования, как указывалось ранее [5, 6], объясняется как улучшением физикохимических свойств пахотного слоя (уменьшением разных форм кислотности), так и увеличением мощности корнеобитаемого слоя из-за связывания бикарбонатом кальция токсичных соединений А1 и Fe в подпахотных слоях почвы.
По мнению А.Н. Небольсина [12], известкование может оказывать некоторое влияние на гидрофильность минеральных и органических коллоидов, что и проявляется в изменении агрофизических свойств.
При применении известковых материалов в основном снижалась численность сорняков 3-й и 4-й групп, предпочитающих слабокислые и нейтральные почвы, а возрастало число сорняков (4 и 5 групп), лучше произрастающих на нейтральных и слабощелочных почвах или безразлично относящихся к реакции почвенной среды [16].
Эффективность известкования черноземов в сравнении с дерново-подзолистыми и серыми лесными почвами не столь однозначна, а результаты опытов часто носят противоречивый характер [17 - 19].
В результате изучения влияния удобрений и различных видов 5-польных севооборотов (степень насыщения пропашными 20 %, 40 и 80 %) в течение
3-х ротаций на черноземе типичном среднемощном малогумусном тяжелосуглинистом на лессовидном суглинке [19] установлено следующее:
1.В зернотравяном севообороте (озимая пшеница - сахарная свекла
- ячмень + травы - мн. травы 1-го г.п.
- мн. травы 2-го г.п.) на всех вариантах опыта наблюдалось снижение кислотности. Минеральные же удобрения замедляли процесс уменьшения кислотности, органические - повышали его. Так, гидролитическая кислотность в слое 0-10 см снизилась на 20-25 %, а при внесении полного минерального удобрения - на 10-12 %, органических
- на 25-30 %. При органоминеральной системе удобрений потенциальная кислотность уменьшалась на 0,49-1,03 мг-экв/100 г почвы с наибольшими показателями при минимальной обработке.
2.В пропашных севооборотах, особенно в слое почвы 0-30 см, наблюдается увеличение гидролитической
кислотности на 0,51-0,73 мг-экв/100 г почвы в вариантах опыта без внесения удобрений и на 0,90-1,36 мг-экв с внесением минеральных удобрений. Внесение навоза в пропашных севооборотах в дозе 8 т/га севооборотной площади стабилизирует кислотность почвы, а в дозе 16 т/га снижает ее на 0,51-1,01 мг-экв/100 г почвы. Несколько ниже снижение кислотности при совместном внесении органических и минеральных удобрений.
3. За три ротации севооборотов установлено, что кислотность черноземов существенно снижается при возделывании многолетних трав, внесении органических и органоминеральных удобрений. Глубокая заделка минеральных удобрений при вспашке подкисляет пахотный слой в большей мере, чем минимальная обработка.
4. В пропашных севооборотах с отсутствием многолетних трав выявлено увеличение кислотности независимо от внесения удобрений. Применение органических удобрений снижает темпы подкисления черноземов примерно в 1,5 раза в сравнении с вариантами внесения только минеральных удобрений. Кроме последних удобрений, кислотность повышают такие приемы, как насыщение севооборотов пропашными культурами.
Таким образом, результаты многочисленных исследований показывают, что в повышении плодородия почв ведущая роль принадлежит известкованию. Известкование кислых почв - это высокорентабельное мероприятие, затраты на которое окупаются, как правило, прибавками урожая двух-трех культур севооборота при использовании недорогих известьсодержащих материалов (шлаков, зол, слабопылящей известняковой муки и др.).
Литература
1. Шильников И.А., Сычев В.Г., Ака-нова Н.И., Зеленов Н.А. Некоторые вопросы известкования почв в современных условиях //Современные проблемы и перспективы известкования кислых почв. Материалы научной конференции, посвященной 75-летию со дня рождения д. с.-х. н., проф. А.Н. Небольсина. Санкт-Петербург, 2010. - С. 19-24.
2. Известкование кислых почв. Под ред. Н.С. Авдонина, А.В. Петербургского, С.Г. Шедерова. М.: Колос, 1976.
- 304 с.
3. Окорков В.В. Удобрения и плодородие серых лесных почв Владимирского ополья. - Владимир: ВООО ВОИ, 2006. - 356 с.
11.Пухальская Н.В., 2005; Проблемные вопросы алюминиевой токсичности //Агрохимия. 2005, № 8. - С. 70-82.
12. Небольсин А.Н. Теоретическое обоснование известкования почв Северо-Запада Нечерноземной зоны РСФСР: Автореф. дисс. ... доктора с.-х. наук. - Л. - 1983. - 42 с.
13. Горбунов Н.И. Почвенные коллоиды и их значение для плодородия. - М.: Наука. - 1967. - 160 с.
14. Литвинович Н.В., Павлова О.Ю. Трансформация состава гумуса дерново-подзолистых почв под действием возрастающих доз мелиоранта в процессе формирования природных экосистем//Современные проблемы и перспективы известкования кислых почв. Материалы научной конференции, посвященной 75-летию со дня рождения д. с.-х. н., проф. А.Н. Небольсина. Санкт-Петербург, 2010. - С. 52-53.
15. Николаев И.Н. Агрофизические свойства дерново-подзолистой почвы при однократном и периодическом внесении извести //Современные проблемы и перспективы известкования кислых почв. Материалы научной конференции, посвященной 75-летию со дня рождения д. с.-х. н., проф. А.Н. Небольсина. Санкт-Петербург, 2010. - С. 53-56.
16. Дудкин И.В., Дудкина Т.А. Влияние известкования на сорный компонент агрофитоценозов //Современные проблемы и перспективы известкования кислых почв. Материалы научной конференции, посвященной 75-летию со дня рождения д. с.-х. н., проф. А.Н. Небольсина. Санкт-Петербург, 2010. - С. 65-69.
17. Надежкин С.М. Эффективность известкования черноземных почв Пензенской области //Современные проблемы и перспективы известкования кислых почв. Материалы научной конференции, посвященной 75-летию со дня рождения д. с.-х. н., проф. А.Н. Небольсина. Санкт-Петербург, 2010. - С. 75-78.
18. Цыганок С.И. Известкование черноземов //Современные проблемы и перспективы известкования кислых почв. Материалы научной конференции, посвященной 75-летию со дня рождения д. с.-х. н., проф. А.Н. Небольсина. Санкт-Петербург, 2010. - С. 78-80.
19. Соловиченко В.Д., Самыкин В.Н., Логвинов И.В. //Современные проблемы и перспективы известкования кислых почв. Материалы научной конференции, посвященной 75-летию со дня рождения д. с.-х. н., проф. А.Н. Небольсина. Санкт-Петербург, 2010. - С. 80-84.
4. Зеленов Н.А., Шильников И.А.,
Аканова Н.И., Швырков Д.А. Резерв химических мелиорантов и их агро-экологическая эффективность //Современные проблемы и перспективы известкования кислых почв. Материалы научной конференции, посвященной 75-летию со дня рождения д. с.-х. н., проф. А.Н. Небольсина. Санкт-Петербург, 2010. - С. 30-34.
5. Окорков В.В. Поглощающий комплекс и механизм известкования кислых почв: монография/ Владимир. Изд-во ВООО ВОИ. 2004. 181 с.
6. Окорков В.В., Коннов Н.П. Основы химической мелиорации кислых почв.
Владимир: ГНУ Владимирский НИИСХ Россельхозакадемии, 2008. - 248 с.
7. Небольсин А.Н., Небольсина З.П.
Теоретические основы известкования почв. - С.-Петербург: ЛНИИСХ, 2005.
- 252 с.
8. Митрофанова Е.М. Содержание подвижного алюминия в дерново-подзолистой почве Предуралья в зависимости от известкования и минеральных удобрений //Современные проблемы и перспективы известкования кислых почв. Материалы научной конференции, посвященной 75-летию со дня рождения д. с.-х. н., проф. А.Н. Небольсина. Санкт-Петербург, 2010. - С. 34-38.
9. Шильников И.А., Ермолаев С.А.,
Аканова Н.И. Баланс кальция и динамика кислотности пахотных почв в условиях известкования. - М.: 2006. - 158 с.
10. Дричко В.Ф. Модель распространения химического сигнала по цепочке доза мелиоранта-рН-А1-урожай //Современные проблемы и перспективы известкования кислых почв. Материалы научной конференции, посвященной 75-летию со дня рождения д. с.-х. н., проф. А.Н. Небольсина. Санкт-Петербург, 2010. - С. 57-60.
УДК 631.51:631.445.25
влияние основной обработки почвы под ячмень в условиях почвенной неоднородности серых лесных почв
А. А. Безменко, Д. А. Талеева - ГНУ Владимирский НИИСХ Росссельхозакадемии E-mail: [email protected]
В мировой и отечественной науке и практике хозяйствования происходит переосмысление роли механической обработки почвы, ее назначения, функций и, особенно, последствий вторжения человека в природное естественное строение почв- основное средство сельскохозяйственного производства. Показано влияние приемов основной обработки серой лесной почвы.
Ключевые слова: серые лесные почвы, способы обработки, ячмень, продуктивность
В глобальном экономическом аспек- нулевой обработок, что соответствует ре природопользования. Одна из основных причин низкой рентабельности растениеводства России - значительная внутрипольная пестрота урожайности основных культур на фоне однородно-
V.V.Okorkov. THE BASIC DIRECTIONS OF RESEARCHES ON
TO LIMING OF SOUR SOILS
The leading part of liming in increase of fertility of sour soils is described. At carrying out of this reception it is necessary to consider properties not only an arable layer, but also подпахотных horizons. It is shown that in most cases efficiency of liming is caused by increase рН soils and linkage of mobile aluminum that eliminates its toxic influence on root systems of cultivated cultures, increases capacity корнеобитаемого a layer of sour soils. Liming influences on гумусовое a condition of soils, improves their agrophysical properties.
Keywords: sour soils, liming, increase рН soils, mobile aluminum, capacity корнеобитаемого a layer, agrophysical properties of soils, fertility.
те концепция мирового развития поч-вообработки имеет ярко выраженный вектор минимализации и применения различных сочетаний минимальной и
современному пониманию важнейших законов развития природы и общества и отражает систему взглядов о месте механической обработки почвы в сфе-
