Значительное негативное влияние на урожай­ность культур оказывает кислотность почв. Кислые почвы в Республике Башкортостан занимают около 34,7 % площади пашни. Их основ­ные массивы размещены в северной и северо-восточной лесо­степных зонах. Всего используется 1,3 млн гектаров сельскохо­зяйственных угодий с повышенной кислотностью. На таких почвах ежегодно недобирается с гектара 3-4 ц зерна. Из них 473,6 тыс. гектаров расположено на среднекислых, а 44,1 тыс. гектаров – на сильнокислых почвах. Наряду с этим анализ ре­зультатов агрохимического обследования пахотных почв, про­веденный агрохимическими лабораториями, показывает, что в почвах Республики Башкортостан, особенно в северной, северо-восточной южной лесостепной зонах, наме­тилась устойчивая тенденция подкисления.

Почвенно-климатические условия северной лесостепи, северо-восточной лесостепной зоны за счет увлажненности и наличия нечерноземной почвы (серые лесные, подзолы и т. д.), создают условия к повышению кислотности почвы. На пашне, где ведется интенсивное земледелие с внесением высоких доз минеральных удобрений, тоже происходит повышение кислотности почвы. Поэтому в курсовом проекте предусматривается известкование кислых почв.

Основной причиной подкисления почв является уменьшение содержания кальция в почве. Для повышения продуктивности кислых почв необходимо проведение известкования в сочетании с внесением органических удобрений.

До начала разработки системы удобрения в хозяйстве необходимо проводить мероприятия по регулированию кислотности почвы исходя из биологических особенностей возделываемых культур в севообороте. Данная работа должна быть разработана с наименьшими затратами, т.к. в последние годы возмещение затрат на агрохимическую мелиорацию почвы из бюджетов разных уровней ограничены. В большинстве случаях хозяйства агрохимические мероприятия (известкование кислых почв, гипсование щелочных) выполняются за счет внутренних источников.

Агрохимические мероприятиядолжны быть направлены на повышение (или сохранение) почвенного плодородия, обеспечивающее оптимальные параметры возделываемых культур элементами питания, на основе энергосберегающих  и экологических технологий и экономически выгодными.

Все растения существенно отличаются чувствительностью к кислотности и по-разному толерантны к повышенному содержанию Н+, подвижного алюминия и марганца в почве (Al ₃⁺ и Mn₂⁺). По отношению к кислотности почвы и отзывчивости на известкование сельскохозяйственные культуры подразделяют на пять групп.

К первой группе относятся наиболее чувствительные культуры, для которых оптимальной является слабощелочная (рН_ОН – 7,0-8,0; рН_KCl – 6,6-7,5) среда: сахарная, кормовая и столовая свекла, капуста белокочанная, люцерна, эспарцет, горчица, рапс, лук, чеснок, сельдерей, шпинат, перец, пастернак, смородина и др. При возделывании этих культур на очень кислых почвах урожайность снижается в 2-3 раза и растения сильно поражаются болезням. Поэтому почвы, предназначенные для их возделывания следует известковать в первую очередь.

Ко второй группе относятся пшеница, ячмень, горох, клевер, вика, фасоль, нут, чина, чечевица, цветная и кормовая капуста, кольраби, брюква, турнепс, салат, лук-порей, огурец, костер, лисохвост, для которых наиболее благоприятной являемся реакция почвы близкая к нейтральной, оптимальное значение рН_KCl – 6,0–6,5. Они хорошо отзываются на известкование. Повышение кислотности почвы до рН 4,5-4,8 снижает урожайность этих культур в 1,5-2 раза.

В третью группу входят озимая рожь, овес, гречиха, тимофеевка, томаты, под-солнечник, морковь, тыква, кабачки, петрушка, редька, репа, ревень, топинамбур и др. культуры, переносящие умеренную кислотность и щелочность почвы. Эти культуры не имеют явно выраженного оптимального значения реакции среды. На их продуктивность большое влияние оказывают сопутствующие факторы роста. При благоприятном пищевом режиме и экологических условиях они могут давать высокие урожаи в широком диапазоне  рН_KCl от 5 до 7,5.

К четвертой группе относятся картофель, лён долгунец, просо, сорго и др. Для этих культур оптимальное значение рН_KCl – 5,1-5,6. Они довольно хорошо переносит умеренную кислотность почвы, положительно отзывается на известкование при сохранении в почве оптимального соотношения между кальцием, калием, магнием, бором и другими элементами питания.

Для пятой группы культур (люпин желтый, козлятник, щавель, сераделла, чай и др.) оптимальное условия для роста и развития создаются при рН_KCl – 4,5-5,0. Они малочувствительны к повышенной кислотности и нуждаются в известковании только на очень сильнокислых (рН_KCl  < 4,2-4,4) почвах.

Несмотря на различное отношение взрослых растений к кислотности почвы, для большинства сельскохозяйственных культур при прорастании и в молодом возрасте требуется среда близкая к нейтральной - рН_KCl – 5,8 - 6,4 или рН_ОН - 6,5-7,0. Такая реакция наиболее благоприятна для физиологических процессов роста, поступления питательных веществ в растения, внутрипочвенной трансформации элементов питания в доступную форму. При этом значении рН заметно снижается также содержание в почве токсичных для растений подвижных форм алюминия, железа и марганца.

Реакция почвы может по-разному оказывать влияние на физиологическое состояние растений и агрохимические свойства почвы в т.ч. доступность макро- и микроэлементов. Поэтому физиологический (биологический) оптимум реакции среды для растений может заметно отличаться от экологического (технологического), связанного с изменением подвижности элементов питания и условиями развития болезней. Так, например, для картофеля и льна, если растения и почва не заражены болезнями, биологический оптимум реакции среды соответствует рН_KCl 6,0-6,2, однако из-за поражения растений в этих условиях болезнями (картофель при нейтральной и слабощелочной реакции почвы поражается паршой, вызываемой актиномицетами, лен - фузариозом), в полевых условиях их урожайность и качество выше при рН_KCl  5,3-5,6 – экологический оптимум. Несовпадение биологического и экологического оптимального значения реакции среды для многих сельскохозяйственных культур чаще всего обусловливается изменением доступности элементов питания при изменении рН почвы, нежели другими факторами.

В этой связи следует учитывать не только отношение различных сельскохозяйственных культур к реакции почвы, но и изменение доступности азота, фосфора, калия и микроэлементов, вызываемое известкованием. Оптимальные для роста и развития растений значения рН, установленные в водных или песчаных культурах, могут не соответствовать оптимальному значению при выращивании их в реальных полевых условиях. Здесь важно учитывать «мнение» не только растения, но и «мнение» почвы и удобрений. Следует помнить, что известкование почвы до рН_KCl выше 6,5 неэффективно и значительно увеличивает затраты и потери кальция из почвы с инфильтрационными водами.

3.1 В начале раздела обучающейся должен обосновать значение агрохимической мелиорации почвы на пашне.

3.2 Нуждаемость почв в известковании

Описать формы кислотности и влияние их на сельскохозяйственные культуры своего севооборота. Перечислить методы определения нуждаемости почв в известковании и их суть. Роль известкования в повышении урожайности (прибавки по своим культурам). Взаимодействие извести с почвой. Суть основного и поддерживающего известкования. Объем 2-3 страницы.

Примечание. Учитывая чередование культур в севообороте по годам, преподаватель может дать задание на рекомендуемом уровне рН по всем полям, например – довести рН до 6,5. Данный уровень рН считается оптимальным всем возделываемым культурам по Республике Башкортостан.

Сущность кислотности почвы заключается синтезом кислот из солей минеральных удобрений (минеральные удобрения являются солями различных кислот, например KCl (калий хлор или хлористый калий) – соль соляной кислоты).

Пример. Синтез соляной кислоты в жидкой фазе почвы происходит следующим образом:

KCl распадается на ионы K⁺ + Cl^-. K⁺ поглощается корневой системой растений или ППК (почвенно-поглощающим комплексом), свободный ион Cl^- частично поглощается корнями растений (входит в состав ряда ферментов), значительная часть остается в почвенном растворе (в жидкой фазе), где происходит соединение с ионом водорода (Н⁺).  Происходит синтез соляной кислоты: Cl^- + Н⁺ = НCl. В почве повышается кислотность. Аналогично происходит подкисление почвы с другими минеральными удобрениями, как солей кислот.

Расчеты доз для известкования кислых почв рассчитывают в тоннах чистого, сухого, тонкоразмолотого карбоната кальция (СаСО3) и устанавливают по:

1) средним дозам (обменной кислотности, механическому составу почвы и др.);

2) обменной кислотности и типу почвы (на сдвиг реакции среды); 3) гидролитической кислотности.

1. Средние дозы известковых материалов для почв определены на основании многолетних стационарных опытов.

Для определения нуждаемости в известковании почвы используют данные приложения 13 в целях установления оптимальной кислотности возделываемым культурам в севообороте (приложение 14) до оптимальных норм рН (приложение 15).

2. Внесение известковых материалов, рассчитанных по гидролитической кислотности, обеспечивает сдвиг реакции более чем на одну ротацию севооборота, в то время как на сдвиг реакции – на одну ротацию севооборота. Поэтому необходимо правильно определить какую дозу СаСО3 использовать для расчета мелиоранта в своем севообороте.

3. На практике часто используется расчет внесения дозы СаСО3 по сдвигу в щелочную сторону на 0,1 рН нормативами используя формулу 7:

Доза СаСО 3 , т/га= Δ рН × А × 10,                            (7)

где Δ рН – планируемый сдвиг рН;

А – затраты СаСО3 для сдвига на 0,1 рН, т/га;

10 – коэффициент для пересчета в т/га.

Пример. Исходное значение рН – 4,5, планируемый уровень

рН – 6,5,

  Δ рН = 2,0 (6,5 - 4,75);

  А – затраты СаСО3 для сдвига на 0,1 рН, т/га, = 0,53;

Пример. Доза СаСО3(Х) = 2,0 × 0,53 × 10 = 10,6  т/га.

Для расчетов используют Δ рН данные приложения 18.

При сельскохозяйственном использовании земель подкисление почвы происходит более интенсивно в сравнении в естественных травостоях вследствие отчуждения кальция и магния с урожаем, вымывания их за пределы корнеобитаемого слоя почвы и внесения физиологически кислых минеральных удобрений. В результате длительного выщелачивания оснований кислые почвы широко распространены в районах с промывным водным режимом почв.

Наиболее значительное влияние на подкисление почвы оказывают вынос кальция и магния урожаем и их вымывание из пахотного слоя осадками. Вынос Са и Мg сельскохозяйственными культурами варьирует в широком диапазоне и обусловливается, прежде всего, биологическими особенностями растений и величиной урожая. Например, с 1 т основной продукции с учетом побочной зерновые культуры выносят 10-14 кг СаО и МgО, зернобобовые 40-45 кг. В зависимости от урожайности зерновыми ежегодно отчуждается с поля примерно 20-50 кг/га кальция и магния, бобовыми - 100-200 кг/га и более. Поэтому, чем выше продуктивность посевов, тем больше отчуждается оснований, быстрее наступает подкисление почвы и чаще требуется проводить известкование.

Вымывание кальция и магния значительно возрастают с увеличением доз аммонийных азотных и калийных удобрений. При внесении этих удобрений, например NH4Cl или (NH4)2SO4, растения для питания используют преимущественно аммонийный азот (NH4+) в обмен на ион водорода (Н+), который с оставшимися в растворе анионами хлора Cl- или SO42- образует соответствующие кислоты. Эти удобрения являются физиологически кислыми. Таким образом, в случае когда растения преимущественно потребляют из удобрений катионы по сравнению с анионами они будут физиологически кислыми (NH4Cl, (NH4)2SO4, КCl, К2SO4), и, напротив, если растения более интенсивно используют анионы, происходит подщелачивание раствора и такие удобрения являются физиологически щелочными.

4. Определение дозы СаСО3 по показателю гидролитической кислотности (Н_г).

Более точно установить полную дозу извести можно по величине гидролитической кислотности. При расчете дозы извести (СаСО3 т/ га) величину гидролитической кислотности в ммоль/100 г (Нг) умножают на 1,5. Величину 1,5получают путем следующего расчета: 1 ммоль Н эквивалентен 50 мг СаСО3. Поскольку Нг выражают в ммоль/100 г, то для перехода к массе почвы пахотного слоя на площади 1 га(которая для среднесуглинистых дерново-подзолистых почвравна 3 млн. кг) 50 умножают на 10 (для перехода от 100 г к 1кг почвы) и на 3 000 000. Чтобы от миллиграммов перейти к тоннам, результат умножения делят на 1 000 000 000. Выполнив эти действия, получим 1,5.

Дозы СаСО3находим по формуле 8:

Доза СаСО 3 , т/га = Н_г х1,5                                     (8)

Пример: если гидролитическая кислотность почвы составляет 5 ммоль/100 г, то доза СаСО3 будет равна 5×1,5 =7,5 т/га.

С учѐтом плотности и глубины мелиорируемого слоя можно использовать следующую формулу:

СаСО 3 , т/га = 0,05×Нг×d×h,                                    (9)

где Нг – гидролитическая кислотность, мг-экв/100 г почвы;

d – плотность почвы, г/см3 (для дерново-подзолистых и

светло-серых лесных=1,3; серых и тѐмно-серых=1,1;

выщелоченных и оподзоленных чернозѐмов=1,0);

h – глубина известкуемого слоя, см.

Примечание. В курсовой работе данный метод определения дозы СаСО3 можно не использовать.

Норма внесения известкового удобрения зависит от вида, влажности известкового материала, содержания СаСО₃ на абсолютно сухое вещество (% ) по формуле 10:

Н = [Х × (100×100×100)] / [П × (100-В) × (100-Ч)],                           (10)

где Н – норма внесения известкового удобрения, т/га;

Х – норма внесения чистого и сухого СаСО₃, установленная по значению гидролитической или обменной кислотности, т/га;

В – влажность известкового материала, %;

Ч – количество частиц крупнее 1 мм для известняковой и доломитовой муки и более 4 мм для гажи, туфа, %;

П – содержание СаСО₃ на абсолютно сухое вещество, %.

Пример. Х=10,6 т/га; П = 15%; В = 15%; Ч= 5.

Н= [10,6 × (100×100×100)] / [85 × (100-15) × (100-5)]= 15,5 т/га

Данные по полям вносят таблице 6. Очередность известкования полей по годам зависит от степени кислотности почвы. В первый год известкование проводят на поле с наибольшим показателем Δ рН.

Перечень известковых удобрений даны в приложении 19.

Таблица 6.

_{4 Биологические особенности сельскохозяйственных культур в севообороте}

Описать кратко биологические особенности выращиваемых в севообороте культур – отношение к почвенной кислотности, способность корневой системы растений усваивать труднодоступные соединения фосфора, калия из почвы и удобрений, требования к содержанию элементов питания в почве и потребление их по фазам развития (отметить периоды максимального потребления и критический), отношение к формам минеральных удобрений.

За отсутствие ссылок снижается балл оценки!

Пример: Отношение ярового рапса к кислотности почвы (рН_KCl) составляет в пределах 5,8-6,0 [1, с.131].

Список использованной литературы:

1. Энергосберегающая технология возделывания полевых культур / Р.Р. Исмагилов, М.Х. Уразлин, Р.Р. Гайфуллин, Д.Р. Исламгулов. – Уфа: Гилем, 2011. – 248 с.

Примечание. Список литературы прилагается в конце курсовой работы.

При описании биологических особенностей культур следует отметить:

- систематика, название на латинском языке;

- минеральное питание, вынос на 1 т основной и побочной продукции;

- требование к кислотности почвы;

- указывается несколько ссылок.

Примечание. В курсовой работе основная культура по ВКР (согласуется с научным руководителем) описывается более подробно.

5 Расчет внесения минеральных удобрений на планируемую урожайность сельскохозяйственных культур в севообороте