Влияние кислотности почв на эффективность применения кальциевых удобрений

Около 34% всей пашни в Российской Федерации испытывает дефицит кальция и нуждается в мелиоративном известковании. Преимущественно это дерново-подзолистые и серые лесные почвы Северного, Северо-Западного, Центрального, Волго-Вятского и Дальневосточного экономических районов. Кислотность здесь является природным генетическим свойством, связанным с бескарбонатными почвообразующими породами. Внесение кальциевых удобрений позволяет не только нейтрализовать избыточную кислотность, но и обеспечить растения доступным кальцием.

• Доля нуждающейся в известковании пашни — 34%
• Расход CaCO₃ на нейтрализацию 1 ммоль H⁺ — 50 мг / 100 г почвы
• Коэффициент пересчета нормы на CaO — 0,56
• Коэффициент пересчета нормы на Ca(OH)₂ — 0,74

Чувствительность культур к кислотности почвы

Сельскохозяйственные культуры неодинаково реагируют на реакцию почвенной среды и внесение кальциевых удобрений. По уровню чувствительности и отзывчивости их делят на пять основных групп. Эти особенности определяют целесообразность проведения известкования под конкретную культуру севооборота.

Расчет норм внесения кальциевых удобрений

Внешние признаки растений дают лишь примерное представление о состоянии почвы и не подходят для точного расчета доз мелиорантов. Наиболее достоверный метод — проведение многолетних полевых опытов в конкретном регионе. В аналитической практике норму кальциевых удобрений рассчитывают по величине гидролитической кислотности (Hr), выраженной в моль Н⁺.

На требуемую норму внесения влияет комплекс факторов:

• рН солевой вытяжки, гидролитическая кислотность и степень насыщенности почвы основаниями;
• биологические особенности возделываемых культур;
• тип и гранулометрический состав почвы;
• мощность пахотного слоя и его удельная масса;
• систематическое применение физиологически кислых минеральных удобрений;
• потери кальция из почвы в результате вымывания и последействие предыдущего известкования.

1. Определите базовую норму CaCO₃ по гидролитической кислотности

   Для нейтрализации 1 ммоль катионов Н⁺ требуется 1 ммоль эквивалентов Са²⁺, или 50 мг CaCO₃ на 100 г почвы (из расчета: Са — 40, С — 12, О — 16 × 3 = 48; 40 + 12 + 48 = 100; 100 : 2 = 50). Расчетная норма чистого сухого карбоната кальция (Д, т/га) вычисляется по формуле:

   Д = (Hr × 50 × 10 × 3 000 000) / 1 000 000 000 = Hr × 1,5

   где 10 — переводной коэффициент 100 г почвы в кг; 3 000 000 — масса пахотного слоя (кг/га); 1 000 000 000 — перевод мг в тонны.

2. Скорректируйте норму под форму действующего вещества

   Если ДВ мелиоранта выражено не в CaCO₃, умножьте полученную норму Д на коэффициент:

   • на 0,56 — при использовании оксида кальция (CaO);
   • на 0,74 — при использовании гидроксида кальция (Ca(OH)₂).
3. Рассчитайте физическую норму внесения удобрения

   С учетом влажности, содержания ДВ и гранулометрического состава мелиоранта используйте формулу:

   Физическая норма (т/га) = (Д × 1 000 000) / (М × (100 - в) × (100 - п))

   где М — содержание действующего вещества (%); в — влажность (%); п — содержание частиц крупнее 1 мм (%).

Большинство кальциевых удобрений содержат CaCO₃, практически нерастворимый в чистой воде. В почве под воздействием углекислого газа и влаги он постепенно превращается в растворимый гидрокарбонат кальция, который диссоциирует с образованием ионов Са²⁺ и ОН⁻. Свободные катионы кальция вытесняют водород из почвенного поглощающего комплекса, нейтрализуя кислотность почвенного раствора.

Как и почему почва теряет кальций

Вымывание кальция (декальцирование) запускает процесс деградации оподзоленных почв и выщелоченных черноземов. Снижение запасов этого элемента в почвенном поглощающем комплексе ведет к подкислению почвенного раствора, росту гидролитической кислотности и потере органического вещества. В результате ухудшаются агрофизические свойства почвы, она теряет структуру и уплотняется. Для агронома это означает снижение эффективности всех последующих технологических операций на поле.

• Ежегодные потери от вымывания — 50–300 кг/га
• Средний вынос CaO с урожаем — 40–80 кг/га
• Норма поддерживающего известкования — 200–800 кг/га

Главный путь потери кальция — его вымывание фильтрующимися водами в подпахотный горизонт. Этот процесс идет активнее в регионах, где годовое количество осадков превышает испарение и транспирацию растениями. Интенсивность потерь сильно зависит от гранулометрического состава почвы: на легких почвах кальций вымывается быстрее, чем на тяжелых. Также на скорость вымывания влияют дозы удобрений, кислотность и набор культур в севообороте.

Второй путь — отчуждение кальция с урожаем. В среднем за год растения выносят 40–80 кг/га CaO, что эквивалентно 0,7–1,4 ц/га CaCO₃. Меньше всего кальция выносят зерновые культуры, тогда как кормовые травы и овощи отличаются максимальным выносом. Ситуацию усугубляет современная структура применения удобрений: переход на концентрированные фосфаты аммония вместо суперфосфата лишил почву постоянного сопутствующего источника кальция.

Как компенсировать дефицит: поддерживающее известкование

Для устранения дефицита применяют поддерживающее известкование. Это система постоянного внесения кальция для сохранения его положительного баланса в пахотном горизонте на почвах с оптимальным уровнем pH. Кальций из известковых удобрений нейтрализует свободные органические и азотную кислоты, коагулирует почвенные коллоиды и улучшает структуру почвы. В результате тяжелые почвы легче обрабатывать, на них не образуется корка, а токсичные алюминий и марганец переходят в неактивное состояние.

При внесении кальциевых удобрений в почве происходит нейтрализация кислотности. Кальций вытесняет водород из почвенного поглощающего комплекса, а карбонаты нейтрализуют свободные кислоты. Химизм этих процессов описывается следующими уравнениями:

[ППК]2H + Ca²⁺ + 2HCO₃^– ⇄ [ППК]Ca + 2H₂CO₃

[ППК]2H + Ca²⁺ + 2OH^– ⇄ [ППК]Ca + 2H₂O

CaCO₃ + 2HNO₃ → Ca(NO₃)₂ + H₂O + CO₂

Чтобы компенсировать подкисляющее действие минеральных удобрений, необходимо предусматривать дополнительный расход мелиоранта. Влияние азотных и калийных удобрений на вымывание кальция следует учитывать заранее при планировании системы питания. Ниже приведены нормативные объемы карбоната кальция, необходимые для нейтрализации различных видов туков.

Для проведения известкования агроном может использовать различные виды кальциевых удобрений. Выбор конкретного мелиоранта зависит от его доступности в регионе и логистики. По способу получения все кальцийсодержащие материалы разделяют на две основные группы:

• промышленные (известняковая мука, гашеная известь);
• местные (известковый туф, доломитовая мука, гажа, мергель, мел, известковые торфы).

Для нейтрализации избыточной кислотности и восполнения запасов кальция в почве используют различные мелиоранты и удобрения. Их выбор зависит от химического состава, скорости действия и наличия сопутствующих элементов. Все известковые материалы можно разделить на пять основных групп:

• Необожженные известняки — содержат кальций в форме СаСО₃ (мел, молотый известняк, мергель, доломит).
• Жженая или негашеная известь — состоит преимущественно из СаО и Са(ОН)₂, содержит 60–75% действующего вещества.
• Гашеная известь — нейтрализующим компонентом в ней выступает Са(ОН)₂.
• Основные шлаки — побочные продукты металлургии (доменный и мартеновский шлаки), содержащие преимущественно силикаты кальция.
• Простые и комплексные кальциевые удобрения — кальбит С, кальциевая и известково-аммиачная селитры, натриевая селитра, метафосфат кальция, суперфосфат, цианамид кальция.

По содержанию магния удобрения делят на магнийсодержащие и бедные магнием (или не содержащие его вовсе). На кислых почвах с дефицитом магния целесообразно выбирать известняки с магнием в составе, такие как доломит. В качестве доступных источников кальция можно использовать и более дешевые отходы промышленности. К ним относятся металлургические шлаки (электроплавильные, доменные, мартеновские), дефекат (отход свеклосахарного производства), цементная пыль, зола, серпентениты (отход асбестовой промышленности) и отходы сернорудного производства.

Источником кальция для растений могут служить и стандартные минеральные удобрения. В известково-аммиачной селитре, цианамиде кальция, томасфосфате и термофосфатах кальций содержится в легкодоступной форме и действует как основание. Однако из-за относительно малых объемов внесения эти туки не способны серьезно изменить уровень pH на кислых почвах.

Некорневые подкормки для профилактики дефицита кальция

Для предотвращения физиологических расстройств на декальцированных почвах применяют специализированное жидкое удобрение Кальбит С. Оно помогает защитить культуры от широкого спектра болезней, вызванных нехваткой кальция:

• горькой ямчатости яблок;
• вершинной гнили плодов томата, сладкого перца, арбузов и дынь;
• побурения мякоти, а также сухой и мокрой бактериальных гнилей картофеля;
• краевого ожога листьев у дынь, салата-латука, цикория зимнего;
• трещин в плодах черешни, персика, сливы, мандаринах и нектарниках;
• некрозов стебля.

• Содержание CaO в Кальбит С — 15%
• Расход на овощах — 200–300 мл/гл
• Расход на плодовых — 80–100 мл/гл

Сроки проведения некорневых обработок препаратом Кальбит С зависят от выращиваемой культуры и фазы ее развития. Каждая обработка должна быть привязана к определенным критическим этапам формирования урожая: