Реферат з географії На тему: Роль добрив і вапна у регулюванні кислотності ґрунту

ВИНАРІВСЬКИЙ ЗАКЛАД ЗАГАЛЬНОЇ СЕРЕДНЬОЇ ОСВІТИ І-ІІ ступенів – ЗАКЛАД ДОШКІЛЬНОЇ ОСВІТИ СТАВИЩЕНСЬКОЇ СЕЛИЩНОЇ РАДИ БІЛОЦЕРКІВСЬКОГО РАЙОНУ КИЇВСЬКОЇ ОБЛАСТІ

Реферат з географії

На тему: Роль добрив і вапна у регулюванні кислотності ґрунту

                                                         Виконала: вчитель географії

                                                                Реклізон Світлана

 Миколаївна

Роль добрив і вапна у регулюванні кислотності ґрунту

На сьогодні в зв’язку з призупиненням дії державної програми охорони земель, що включала обов’язкове вапнування, суттєво зросла кислотність ґрунтів [106].

За підвищеної кислотності створюються несприятливі умови для росту й розвитку сільськогосподарських культур, знижується ефективність мінеральних добрив і нітрифікаційна здатність ґрунту [77], закупорюються судини у кореневих волосинах і сповільнюються надходження елементів живлення з ґрунтового розчину в рослину. У кислих ґрунтах спостерігається пептизація (перехід геля в золь) колоїдів і руйнування структури, що викликає різке погіршення водно-повітряних властивостей та поживного режиму.

Кисла реакція ґрунтового розчину супроводжується надмірним вмістом токсичних для рослин рухомих форм алюмінію, мангану, заліза, зниженням доступності фосфору, молібдену, погіршенням складу мікрофлори ґрунтів, гальмуванням надходження в рослини кальцію і магнію. Крім того, на кислих ґрунтах дуже низька окупність мінеральних добрив та низька якість продукції [140].

Кисла реакція ґрунтового розчину зумовлюється комплексом факторів, що пригнічують ріст і розвиток рослин. До них належать висока концентрація водневих іонів Н⁺, яка в природних умовах може виникати через гідроліз сполук алюмінію, вміст якого у земній корі досить високий, а також в умовах розкладу свіжих рослинних решток, багатих на вуглеводи. За низьких значень рН у ґрунті зростає розчинність деяких важких металів та радіонуклідів, і зокрема Al, Mn, Sr та Fe, що супроводжується підвищеною концентрацією рухомих форм названих елементів. Катіони водню і цих металів, активно взаємодіючи з вбирним комплексом, витісняють із нього іони Са²⁺, Мg²⁺, К⁺. Це веде до утворення ненасичених на основи ґрунтів. Як правило, такі ґрунти характеризуються і несприятливими агрофізичними властивостями, зокрема безструктурністю, злитістю, низькою аерацією та фільтрацією.

За влучним виразом Д.М. Прянишникова (1965 р.), супутником іонів водню у кислих ґрунтах є рухомий алюміній. Вміст його тим вищий, чим кисліший ґрунт. Негативна дія рухомого алюмінію проявляється пригніченням розвитку кореневої системи культурних рослин, порушенням обміну речовин,  внаслідок чого різко зменшується кількість білків та послаблюється процес утворення генеративних органів.

На сьогодні більшість вчених вважає, що утворення ґрунтової кислотності у багатьох випадках залежить від активності іонів водню, а не алюмінію. Останній безпосередньо не підкислює ґрунт, а проявляє опосередкований вплив на формування кислотності ґрунту через гідроліз алюмінатів. Першоджерелом формування кислотної реакції ґрунтів є біохімічні процеси, що відбуваються у них. Присутність рухомого алюмінію у ґрунтовому розчині зумовлена уже наявною кислотністю, під впливом якої активізує свою токсичну дію алюміній безпосередньо на рослини. При цьому токсична дія алюмінію регламентується як властивостями і складом ґрунтів, так і толерантністю культурних рослин до кислого середовища.

Утворення ґрунтової кислотності та механізми її прояву зумовлені біогеохімічними процесами, які відбуваються за участю твердої фази ґрунту, рослин та мікроорганізмів. Разом із тим на її величину значний вплив має алюміній, рухомі сполуки якого з’являються при підкисленні ґрунту нижче ізоелектричної точки, яка у більшості ґрунтів знаходиться при рН біля 4,5.

У результаті проведення експериментальних досліджень у польових дослідах, встановлено важливу роль реакції середовища в ґрунтових процесах [17, 107]. Реакція ґрунту впливає на розвиток рослин і ґрунтових мікроорганізмів, швидкість та направленість хімічних і біологічних процесів, перехід поживних речовин із важко доступних сполук у доступні для рослин форми.

Сільськогосподарське використання ґрунтів України, зокрема Лісостепу, призвело до змін їх кислотно-основних властивостей. Різні системи удобрення культур у сівозміні протягом тривалого часу значно впливають на зміну агрохімічних властивостей ґрунту [2, 107] і викликають відповідні зміни його кислотно-основних показників.

Значна кількість дослідників звертає увагу на те, що використання добрив впливає не тільки на вміст гумусу, але й на зміну основних агрохімічних показників родючості ґрунту, кислотність ґрунтового розчину, насиченість ГВК основами, вміст лужногідролізованого азоту, рухомого фосфору й обмінного калію у ґрунті [79, 94].

Кислотність більшою мірою ніж інші показники перебуває у сфері впливу господарської діяльності людини. Систематичне застосування мінеральних добрив, винос врожаями, та вимивання кальцію в умовах промивного водного режиму при недостатніх обсягах вапнування спричиняють значне підкислення ґрунтового середовища. Кислотність – величина досить динамічна, зміщення показника рН в бік нейтралізації є тимчасовим, через 4-5 років після вапнування грунт знову повертається до вихідної величини [41].

Як правило, ґрунти з підвищеною кислотністю (дерново-підзолисті, ясно-сірі та сірі опідзолені, бурі лісові) характеризуються і низькою природною родючістю. Тому для подальшого розвитку теоретичних і практичних основ хімічної меліорації кислих ґрунтів особливого значення набирає всестороннє і глибоке вивчення природи ґрунтової кислотності.

При внесенні добрив завжди потрібно знати наскільки змінюються від цього властивості ґрунту та чи завжди вони поліпшуються, оскільки бувають випадки, коли якість ґрунту погіршується. Підкислення ґрунтових розчинів тим більше, чим вищі дози мінеральних добрив.

Тривале застосування різних видів добрив в агроекосистемах проявляє глибоку дію на хімічні, фізико-хімічні і біологічні властивості ґрунту. Внаслідок антропогенних змін викликаних внесенням високих доз мінеральних добрив, грунт може втратити свої екологічні функції спрямовані на нейтралізацію кислотності При цьому зростає кислотність, знижуються сума увібраних основ і ступінь насичення основами, а також буферна здатність ґрунту.

Ефективність застосування добрив на ясно-сірих лісових ґрунтах із кислою реакцією ґрунтового розчину є дуже низькою. Одним із найефективніших способів підвищення родючості кислих ґрунтів є вапнування. Позитивна дія вапна на ґрунт багатогранна: під його впливом нейтралізується надмірна кислотність, поліпшуються агрофізичні, агрохімічні, біологічні властивості та еколого-агрохімічний стан ґрунту, підвищується ефективність мінеральних добрив [26, 112].

Зокрема, за узагальненими даними дослідних установ регіону, вапнування кислих сірих лісових ґрунтів Західного лісостепу України збільшує прирости врожаю озимої пшениці на 2,2-6,0 ц/га [64], крім того воно має велике прирородоохоронне значення, оскільки зменшує надходження в рослинницьку продукцію радіонуклідів і важких металів [26].

Тому періодичне вапнування є одним із найважливіших заходів для докорінного поліпшення кислих ґрунтів, підвищення ефективності добрив та зростання врожайності [48, 96].

За висловом О.Н. Соколовського “вартовим ґрунтової структури і самого ґрунтового тіла є кальцій”, а єдиним, безальтернативним способом поповнення його вмісту в ґрунтах є внесення кальцієвмісних сполук. У процесі окультурення малобуферних ґрунтів кальцій стає основним коагулятором, що поряд із наявністю гумінових кислот, є важливою передумовою формування водостійкої структури. Теоретично це обґрунтовується так: по-перше, застосування вапна сумісно з добривами сприяє накопиченню гуматів кальцію, які на думку багатьох дослідників, відіграють провідну роль у цементації агрегатів; по-друге, при вапнуванні рухомий алюміній поступово переходить у Аl(OH)₃, а гідрати окисів заліза та алюмінію беруть участь у зв’язуванні ґрунтових часток, утворюючи з гумусовими кислотами комплексно гетерополярні солі; по-третє, вапнування запобігає руйнуванню алюмосилікатної частини ґрунту та виносу цих продуктів за межі орного шару [13].

Дослідження проведені в останні роки показують, що вапнування кислих ґрунтів (дерново-підзолистих) в умовах інтенсивної хімізації призводить до значного покращання їх родючості [122]. Вчені відмічають покращання азотного режиму ґрунтів при вапнуванні та, як наслідок покращання азотного живлення рослин.

Так, в досліді на темно-сірому опідзоленому ґрунті при внесенні вапнякового матеріалу як на фоні гною, так і повного удобрення збір кормових одиниць підвищився на 6%. При цьому покращилась якість одержаної продукції, зокрема вміст клейковини в зерні пшениці озимої збільшився до 22%, а збір білка - на 21 кг/га.

За Л.А. Карягіною [95] вапнування кислих ґрунтів одночасно підсилює як процеси розкладу органічної речовини, так і процеси синтезу, що при відносно постійних умовах зовнішнього середовища сприяє встановленню динамічної рівноваги між вказаними процесами. Разом із тим вапнування значно покращує розвиток сільськогосподарських культур, сприяє збільшенню кількості кореневих і післяжнивних решток., що поповнюють запаси гумусу в орному шарі.

Дослідження проведені в умовах стаціонарного досліду показали, що ясно-сірі лісові ґрунти західного Лісостепу характеризуються низькою буферністю у кислому плечі, що свідчить про необхідність внесення кальційвмісних речовин для покращання стійкої протидії зовнішнім впливам. Довготривале одностороннє застосування самих мінеральних добрив веде до подальшої втрати ясно-сірим опідзоленим ґрунтом буферної здатності щодо впливу кислот [39].

При систематичному використанні фізіологічно кислих добрив у дерново-підзолистих ґрунтах підвищується кислотність, збільшується вміст рухомого алюмінію, посилюється хімічне закріплення фосфатів [127, 145, 146, 149].

Водночас у період інтенсивної хімізації через незбалансоване застосування добрив, використання фізіологічно кислих мінеральних добрив, особливо азотних, поширюються процеси вторинного підкислення ґрунтів [150].

Як встановила І.І. Кобзева [104], внесення аміачної селітри навіть у невеликих дозах, підвищує гідролітичну кислотність на 0,4 смоль/кг. У міру збільшення її дози, зменшується вміст обмінного кальцію [107], який за визначенням В.А.Безносікова [17], разом із магнієм виносяться з орного шару, замінюючись на водень і алюміній, у результаті чого гідролітична кислотність зростає. Тому для запобігання несприятливої дії мінеральних добрив на грунт необхідно збагачувати його органічними речовинами і вносити кальцієвмісні сполуки [107].

Важливим джерелом кислотності ґрунтів у виробничих умовах є фізіологічно кислі мінеральні добрива – хлористий калій, сірчано кислий амоній та ін., які вносяться в ґрунт. У таких випадках аніонна група добрив (Сl^-, SО₄^2-) не засвоюється рослинами, а взаємодіє із воднем й утворює вільну мінеральну кислоту.

Кислотність сірих лісових ґрунтів зростає від внесення фосфорних добрив (простого і подвійного суперфосфату) і зменшується зі збільшенням норм органічних добрив. Він також виявив незначний вплив аміачної селітри на підвищення кислотності ґрунту. В умовах холодної весни та літа підкислення ґрунту аміачною селітрою різко зростає і пов’язане зі зниженням процесу нітрифікації.

Аналогічне явище з підкисленням ґрунтового розчину в польовій сівозміні при тривалому систематичному застосуванні мінеральних добрив спостерігали також інші дослідники [118]. Про тенденцію підвищення гідролітичної кислотності ґрунту зі збільшенням доз внесення в сівозміні мінеральних добрив вказує А.М. Геркіял [47].

При сумісному внесенні органічних і мінеральних добрив гній знижує негативну дію мінеральних добрив у ґрунті, значно підвищує вміст обмінно увібраних катіонів і ємкість поглинання та ступінь насичення колоїдного комплексу ґрунту, знижує кислотність, зменшує вміст рухомого алюмінію [27, 85, 86, 147].

Сумісне внесення органічних і мінеральних добрив підвищувало рН з 5,5 до 6,4, знижувало гідролітичну кислотність із 0,95 до 0,74, та підвищувало суму увібраних основ із 0,2 до 1,6 мг-екв на 100 г ґрунту.

Подібні результати отримано на експериментальній базі "Липово" БілНДІ землеробства [127], на Гродненській дослідній станції [302, 303], а також іншими дослідниками [27, 30].

Сумісна дія органічних і мінеральних добрив на дерново-підзолистих і сірих лісових ґрунтах зменшує гідролітичну кислотність, підвищує суму увібраних основ і ступінь насичення ґрунту основами. При цьому, агрохімічні властивості помітно поліпшуються.

У дослідженнях О.О. Бацули [15] і П.В. Карнафеля [94] при внесенні органічних добрив і особливо при поєднанні їх із мінеральними поряд із збільшенням вмісту в ґрунті гумусу, зростає сума увібраних основ та ступінь насичення його основами.

Збільшення вмісту гумусу на 0,1% як зазначає Т.Н. Кулаковська [123], здатне підвищувати суму увібраних основ і магнію у зв’язаних ґрунтах і близьких за гранулометричним складом на 0,10 - 0,18, а на легких - до 0,31 смоль/100 г ґрунту. Ємність вбирання відповідно збільшується на 0,6 на суглинках і на 0,3 - 0,4 смоль/100г ґрунту на супісках і пісках.

Органічні добрива, зокрема гній, збагачують ґрунт на кальцій і знижують ґрунтову кислотність. В 20 т гною міститься близько 100 кг СаО (або 178 кг СаСО₃) [153]. Однак, внесенням одних лише органічних добрив та їх поєднанням із мінеральними неможливо підвищувати оптимальну для польових культур реакцію ґрунтового розчину і зниження рухомих форм алюмінію. Потрібно проводити ще хімічну меліорацію.

Як відмічає М.Ф. Корнілов [114] при рН ґрунтового розчину 5,0 - 5,2 рухомий алюміній майже повністю осаджується у формі гідрату окису алюмінію розчинність якого дуже мала (0,001 мг/л).

Значимість вапнування різко підвищується за внесення мінеральних добрив. Причина в тому, що мінеральні добрива, особливо азотні, інтенсифікують процес вторинного підкислення ґрунтів. Це призводить до пригнічення діяльності нітрифікаторів, а вапнування створює сприятливі умови для збільшення їхньої кількості іноді у 10 разів [96]. Для усунення цього процесу слід вносити вапно хоча б для нейтралізації підкислювальної дії добрив.

Джерелом кислотності у ґрунтах є також фульвокислоти, які утворюються під час розкладу рослинних залишків (післяжнивних і кореневих), особливо коли цей синтез відбувається в умовах надмірного зволоження і збіднення ґрунту на кальцій-магній.

У кислому середовищі у процесі гуміфікації утворення фульвокислот іде ефективніше, ніж гумінових. Фульвокислоти, на відміну від гумінових, утворюють водорозчинні солі К, Са, Мg, Р, що призводить до вимивання їх у нижчі горизонти. Вапнування змінює процеси на користь утворення гумінових кислот [110].

У ґрунті, крім фульвокислот, у деякій кількості є й інші органічні кислоти – масляна, оцтова тощо, але за відношенням до фульвокислот вони відіграють другорядну роль. Істотним джерелом кислотності у ґрунті є також вуглекислота, яка утворюється у процесі розчинення СО₂ у воді.

Дію вапна на фізичні та фізико-хімічні властивості ґрунту більшість вчених розглядає як хімічного меліоранта. Разом із тим добре відомо, що не тільки для вищих рослин, але і для мікробіологічного комплексу реакція ґрунту відіграє важливу роль.

Відомо, що більшість корисних для сільського господарства ґрунтових мікроорганізмів краще за все розвивається при реакції ґрунтового розчину близькій до нейтральної [57].

Вапнуванню належить одна з головних ролей у регулюванні чисельності бактерій, грибів, актиноміцетів у ґрунті. В цих дослідженнях під впливом довготривалого застосування добрив і повторного вапнування у 2 рази збільшилась кількість амоніфікаторів і бактерій, у декілька разів зросла кількість актиноміцетів і в 1.5 -2,0 рази зменшилась кількість грибів.

Внесення на дерново-підзолистому ґрунті вапна в дозах 0,5 - 0,25 н за г.к. підвищувало значення рН від 4.7 - 5,6 до 5,0 - 6,3 одиниці, внаслідок чого поліпшилось живлення рослин фосфором і азотом.

Внесення вапна і мінеральних добрив знижувало гідролітичну кислотність ґрунтового розчину з 5,40 до 2,08 – 2,50 і обмінну кислотність відповідно з 5,1 до 6,3 мекв на 100 г ґрунту. При цьому В.В. Окорков вважає, що ступінь насичення ґрунту обмінними основами і сума увібраних основ залежать від норми внесення вапна. В його дослідах збільшення норм вапна за гідролітичною кислотністю з 0,5 до 2,5 підвищувало суму увібраних основ на 1,0 – 5,4 мекв на 100 г ґрунту. При збільшенні норм внесеного вапна зростав також вміст рухомих форм фосфору в ґрунті що, пов’язано з переходом нерозчинних алюмо- і залізо-фосфатів у більш рухомі кальцій-фосфати.

Узагальнюючи експериментальні дані багатостороннього впливу вапнування на систему грунт – рослина, відзначаються такі аспекти його прояву: посилюється надходження N, Р, К в рослини з ґрунту; поліпшується структура та інші фізичні властивості ґрунту; мобілізуються поживні речовини ґрунту; забезпечується висока ефективність мінеральних добрив [52].

На підставі проведеного аналізу джерел літератури, можна зробити висновок проте, що проблема формування ефективної родючості, регулювання основних властивостей і режимів ґрунту під впливом різних антропогенних навантажень висвітлено широко. Однак, результати досліджень тривалого комплексного впливу різних доз і співвідношень мінеральних добрив, гною та вапна у сівозміні є не однозначними. Саме тому пошук оптимальних, екологічно безпечних доз внесення добрив і меліорантів є актуальним і на даний час. Зокрема, в умовах західного Лісостепу України на ясно-сірих лісових поверхнево оглеяних ґрунтах зазначені питання вивчені недостатньо і потребують додаткового дослідження виходячи із сучасних вимог. Тому на сьогодні дуже важливо дати науково-обґрунтований прогноз еволюції основних властивостей ґрунтів та визначити критичні (допустимі) рівні погіршення тих чи інших показників, нижче яких відбувається різке зниження ефективної родючості.