Вплив кислотності ґрунтів на ефективність застосування кальцієвих добрив

Близько 34% усієї ріллі в Російській Федерації відчуває дефіцит кальцію і потребує меліоративного вапнування. Переважно це дерново-підзолисті та сірі лісові ґрунти Північного, Північно-Західного, Центрального, Волго-Вятського та Далекосхідного економічних районів. Кислотність тут є природною генетичною властивістю, пов'язаною з безкарбонатними ґрунтоутворюючими породами. Внесення кальцієвих добрив дозволяє не тільки нейтралізувати надлишкову кислотність, а й забезпечити рослини доступним кальцієм.

• Частка ріллі, що потребує вапнування — 34%
• Витрата CaCO₃ на нейтралізацію 1 ммоль H⁺ — 50 мг / 100 г ґрунту
• Коефіцієнт перерахунку норми на CaO — 0,56
• Коефіцієнт перерахунку норми на Ca(OH)₂ — 0,74

Чутливість культур до кислотності ґрунту

Сільськогосподарські культури неоднаково реагують на реакцію ґрунтового середовища та внесення кальцієвих добрив. За рівнем чутливості та відзивності їх поділяють на п'ять основних груп. Ці особливості визначають доцільність проведення вапнування під конкретну культуру сівозміни.

Розрахунок норм внесення кальцієвих добрив

Зовнішні ознаки рослин дають лише приблизне уявлення про стан ґрунту і не підходять для точного розрахунку доз меліорантів. Найбільш вірогідний метод — проведення багаторічних польових дослідів у конкретному регіоні. В аналітичній практиці норму кальцієвих добрив розраховують за величиною гідролітичної кислотності (Hr), вираженою в моль Н⁺.

На необхідну норму внесення впливає комплекс факторів:

• рН сольової витяжки, гідролітична кислотність і ступінь насиченості ґрунту основами;
• біологічні особливості вирощуваних культур;
• тип і гранулометричний склад ґрунту;
• потужність орного шару та його питома маса;
• систематичне застосування фізіологічно кислих мінеральних добрив;
• втрати кальцію з ґрунту в результаті вимивання та післядія попереднього вапнування.

1. Визначте базову норму CaCO₃ за гідролітичною кислотністю

   Для нейтралізації 1 ммоль катіонів Н⁺ потрібно 1 ммоль еквівалентів Са²⁺, або 50 мг CaCO₃ на 100 г ґрунту (із розрахунку: Са — 40, С — 12, О — 16 × 3 = 48; 40 + 12 + 48 = 100; 100 : 2 = 50). Розрахункова норма чистого сухого карбонату кальцію (Д, т/га) обчислюється за формулою:

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

   де 10 — перевідний коефіцієнт 100 г ґрунту в кг; 3 000 000 — маса орного шару (кг/га); 1 000 000 000 — переведення мг у тонни.

2. Скоригуйте норму під форму діючої речовини

   Якщо ДР меліоранту виражено не в CaCO₃, помножте отриману норму Д на коефіцієнт:

   • на 0,56 — при використанні оксиду кальцію (CaO);
   • на 0,74 — при використанні гідроксиду кальцію (Ca(OH)₂).
3. Розрахуйте фізичну норму внесення добрива

   З урахуванням вологості, вмісту ДР та гранулометричного складу меліоранту використовуйте формулу:

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

   де М — вміст діючої речовини (%); в — вологість (%); п — вміст частинок, більших за 1 мм (%).

Більшість кальцієвих добрив містять CaCO₃, практично нерозчинний у чистій воді. У ґрунті під впливом вуглекислого газу та вологи він поступово перетворюється на розчинний гідрокарбонат кальцію, який дисоціює з утворенням іонів Са²⁺ та ОН⁻. Вільні катіони кальцію витісняють водень із ґрунтового поглинального комплексу, нейтралізуючи кислотність ґрунтового розчину.

Як і чому ґрунт втрачає кальцій

Вимивання кальцію (декальціювання) запускає процес деградації опідзолених ґрунтів та вилугуваних чорноземів. Зниження запасів цього елемента в ґрунтовому поглинальному комплексі веде до підкислення ґрунтового розчину, зростання гідролітичної кислотності та втрати органічної речовини. У результаті погіршуються агрофізичні властивості ґрунту, він втрачає структуру і ущільнюється. Для агронома це означає зниження ефективності всіх наступних технологічних операцій на полі.

• Щорічні втрати від вимивання — 50–300 кг/га
• Середній винос CaO з урожаєм — 40–80 кг/га
• Норма підтримувального вапнування — 200–800 кг/га

Головний шлях втрати кальцію — його вимивання водами, що фільтруються, у підпахотний горизонт. Цей процес іде активніше в регіонах, де річна кількість опадів перевищує випаровування та транспірацію рослинами. Інтенсивність втрат сильно залежить від гранулометричного складу ґрунту: на легких ґрунтах кальцій вимивається швидше, ніж на важких. Також на швидкість вимивання впливають дози добрив, кислотність і набір культур у сівозміні.

Другий шлях — відчуження кальцію з урожаєм. У середньому за рік рослини виносять 40–80 кг/га CaO, що еквівалентно 0,7–1,4 ц/га CaCO₃. Найменше кальцію виносять зернові культури, тоді як кормові трави та овочі вирізняються максимальним виносом. Ситуацію ускладнює сучасна структура застосування добрив: перехід на концентровані фосфати амонію замість суперфосфату позбавив ґрунт постійного супутнього джерела кальцію.

Як компенсувати дефіцит: підтримувальне вапнування

Для усунення дефіциту застосовують підтримувальне вапнування. Це система постійного внесення кальцію для збереження його позитивного балансу в пахотному горизонті на ґрунтах з оптимальним рівнем pH. Кальцій з вапнякових добрив нейтралізує вільні органічні та азотну кислоти, коагулює ґрунтові колоїди та покращує структуру ґрунту. У результаті важкі ґрунти легше обробляти, на них не утворюється кірка, а токсичні алюміній і марганець переходять у неактивний стан.

При внесенні кальцієвих добрив у ґрунті відбувається нейтралізація кислотності. Кальцій витісняє водень із ґрунтового поглинального комплексу, а карбонати нейтралізують вільні кислоти. Хімізм цих процесів описується такими рівняннями:

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

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

CaCO₃ + 2HNO₃ → Ca(NO₃)₂ + H₂O + CO₂

Щоб компенсувати підкислювальну дію мінеральних добрив, необхідно передбачати додаткову витрату меліоранту. Вплив азотних і калійних добрив на вимивання кальцію слід враховувати заздалегідь при плануванні системи живлення. Нижче наведено нормативні обсяги карбонату кальцію, необхідні для нейтралізації різних видів туків.

Для проведення вапнування агроном може використовувати різні види кальцієвих добрив. Вибір конкретного меліоранту залежить від його доступності в регіоні та логістики. За способом отримання всі кальційвмісні матеріали розділяють на дві основні групи:

• промислові (вапнякове борошно, гашене вапно);
• місцеві (вапняковий туф, доломітове борошно, гажа, мергель, крейда, вапнякові торфи).

Для нейтралізації надмірної кислотності та поповнення запасів кальцію в ґрунті використовують різні меліоранти та добрива. Їхній вибір залежить від хімічного складу, швидкості дії та наявності супутніх елементів. Усі вапнякові матеріали можна розділити на п'ять основних груп:

• Необпалені вапняки — містять кальцій у формі СаСО₃ (крейда, мелений вапняк, мергель, доломіт).
• Палене або негашене вапно — складається переважно з СаО та Са(ОН)₂, містить 60–75% діючої речовини.
• Гашене вапно — нейтралізувальним компонентом у ньому виступає Са(ОН)₂.
• Основні шлаки — побічні продукти металургії (доменні та мартенівські шлаки), що містять переважно силікати кальцію.
• Прості та комплексні кальцієві добрива — кальбіт С, кальцієва та вапняково-аміачна селітри, натрієва селітра, метафосфат кальцію, суперфосфат, ціанамід кальцію.

За вмістом магнію добрива ділять на магнієвмісні та бідні на магній (або такі, що не містять його зовсім). На кислих ґрунтах з дефіцитом магнію доцільно вибирати вапняки з магнієм у складі, такі як доломіт. Як доступні джерела кальцію можна використовувати й дешевші відходи промисловості. До них належать металургійні шлаки (електроплавильні, доменні, мартенівські), дефекат (відхід цукробурякового виробництва), цементний пил, зола, серпентиніти (відхід азбестової промисловості) та відходи сірчанорудного виробництва.

Джерелом кальцію для рослин можуть слугувати й стандартні мінеральні добрива. У вапняно-аміачній селітрі, ціанаміді кальцію, томасфосфаті та термофосфатах кальцій міститься в легкодоступній формі й діє як основа. Однак через відносно малі обсяги внесення ці туки не здатні серйозно змінити рівень pH на кислих ґрунтах.

Некореневі підживлення для профілактики дефіциту кальцію

Для запобігання фізіологічним розладам на декальційованих ґрунтах застосовують спеціалізоване рідке добриво Кальбіт С. Воно допомагає захистити культури від широкого спектра хвороб, спричинених нестачею кальцію:

• гіркої ямчастості яблук;
• верхівкової гнилі плодів томата, солодкого перцю, кавунів та динь;
• побуріння м'якоті, а також сухої та мокрої бактеріальних гнилей картоплі;
• крайового опіку листків у динь, салату-латуку, цикорію зимового;
• тріщин у плодах черешні, персика, сливи, мандаринах і нектаринах;
• некрозів стебла.

• Вміст CaO у Кальбіт С — 15%
• Витрата на овочах — 200–300 мл/гл
• Витрата на плодових — 80–100 мл/гл

Строки проведення некореневих обробок препаратом Кальбіт С залежать від культури, що вирощується, та фази її розвитку. Кожна обробка має бути прив'язана до певних критичних етапів формування врожаю: