1.3. КИСЛОТНАДЕГРАДАЦІЯ (ДЕКАЛЬЦИНАЦІЯ) ҐРУНТІВ


Повернутися на початок книги
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 
15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 
30 31 32 33 34 35 

Загрузка...

Зростаюча кислотність Грунтового покриву — одна з найгостріших екологічних проблем сучасності та найближчого майбутнього. Процес підкислення Грунтів набуває глобальних масштабів, спричинюючи не-гативні агро-геохімічні наслідки.

Особливо турбує те, що явище підкислення Грунтів має прихова-ний і в багатьох випадках вторинний характер. Спочатку відбувається процес декальцинації, а потім, значно пізніше, спостерігається підкис-лення Грунту. Нерідко вже провапновані ґрунти знов стають кислими. З'являються кислі Грунти і в районах, де їх раніше не було.

Причин, що обумовлюють підкислення, багато. Найістотнішими з них є кислотні дощі, низький рівень внесення в Грунт органічних доб-рив, необґрунтовано інтенсивне застосування засобів хімізації в зем-леробстві. Отже, вторинне підкислення Грунтів має переважно антро-погенне походження. За даними ЮНЕСКО, в атмосферу щороку надходить 109 кислотних агентів газового та аерозольного характеру. Це насамперед сполуки сірки, азоту, вуглецю і хлору. За їх окиснення та конденсації утворюються сірчана, соляна, вугільна й азотна кисло-ти, що надходять до ґрунту з атмосферними опадами. Найбільше кис-лотних дощів випадає у країнах Скандинавського півострова. Нині до-бре відомо, що підкислення ґрунтів — це проблема східних районів США, Канади, Німеччини, Великої Британії, Бельгії, Польщі, України, Молдови, країн Прибалтики, низки областей Росії.

Кислотнідощі- це опади з підвищеним вмістом кислот (сірчана, азотна) та інших хімічних сполук сірки та азоту (двоокис сірки тощо). Термін «кислотні дощі» вперше ввів британський учений Роберт Аг-нус Сміт. Джерелом кислотних дощів є гази, що значно змінюють свою концентрацію — сірководень та окиси азоту (окис і двоокис). За-значені гази потрапляють в атмосферу природним шляхом та в резуль-таті життєдіяльності людини. Отже, основу цих газів формують сірка і

азот. Сірка потрапляє в атмосферу в результаті руйнування біосфери, вулканічної діяльності, випаровування води з поверхні океанів. Азот надходить в атмосферу внаслідок ґрунтової емісії окисів азоту, грозо-вих розрядів (що переводять молекулярний азот та кисень в оксиди азоту), горіння біомаси, спалювання природного палива, роботи дви-гунів внутрішнього згоряння, активності транспорту. Всі ці сполуки поширюються у вертикальних і горизонтальних напрямках. Слід за-значити, що з рухом угору від поверхні Землі температура повітря зменшується приблизно на 0,6°С через кожні 100 м. На висоті 8—10 км відбувається потепління; цей шар називають тропопаузою. Тут припиняється змішування забруднюючих речовин. Крім того, можливі горизонтальні пересування останніх — за допомогою вітру або за ра-хунок невпорядкованого руху повітря. Можна стверджувати про сере-дні відстані (орієнтовано 1000 км), які можуть подолати молекули у процесі цих переміщень (Хорват Л., 1990). Під час вертикальних і го-ризонтальних переміщень забруднювальні речовини зазнають певних фізико-хімічних перетворень, що пов'язані з індукованими світлом хі-мічними реакціями. В основі таких реакцій лежить взаємодія двоокису сірки чи двоокису азоту з радикалом гідроксилу, в результаті чого утворюється сірчана або азотна кислота відповідно: SC>2 + ОН —> HS03; HSO3 + OH -> H2S04; N02 + OH -> HNO?. Кислотні сполуки сі-рки та азоту потрапляють на поверхню Землі внаслідок випадання опадів чи сухої седиментації. Вплив кислотних дощів на ґрунт та во-дойми призводить до зростання у них концентрації важких металів, оскільки зміни рН середовища впливають на їхню розчинність.

Важкі метали, що легко поглинаються, є токсичними для рослин. Опади, які містять сполуки азоту, спочатку сприяють росту дерев, проте після перенасичення рослинності азотом збільшується вимиван-ня нітратів, спостерігається підкислення Грунту. Підвищення кислот-ності ґрунту гальмує надходження до рослин необхідних елементів (Са, Mg, К), що зумовлює затримку росту і розвитку рослин. Можлива й безпосередня дія хімічних сполук, наявних в опадах, на рослини. Двоокис сірки адсорбується на поверхні листя, проникає в організм рослини, бере участь у хімічних реакціях з утворенням вільних ради-калів. Внаслідок цього змінюється проникність мембран через окис-нення жирних кислот, що впливає на процеси дихання та фотосинтезу. Підкислення Грунту є причиною загибелі ґрунтових мікроорганізмів, які беруть участь у фіксації азоту. Чутливі до кислотності ґрунту гри-би Mikorrhiza, що знаходяться в симбіотичному зв'язку з вищими рос-линами та сприяють ефективнішому використанню поживних речо-вин, гинуть. А це призводить до загибелі рослин. Кислотні дощі спричиняють підкислення прісних вод, внаслідок чого гинуть водні організми. Цілком очевидним є вплив кислотних речовин (двоокису сірки, двоокису азоту, кислотних аерозольних часток) на живі органі-

зми у процесі дихання. Статистичними дослідженнями встановлена пряма залежність між концентрацією SCb та кількістю захворювань ді-тей на несправжній круп і смертністю людей внаслідок хвороб диха-льних шляхів.

За останні 50—60 років спостерігається загальнопланетарне під-вищення кислотності дощових опадів. Сильне зростання цього показ-ника зареєстро-вано в багатьох індустріальних районах Швеції, Норве-гії, США та в Канаді. У цих країнах рН дощової води знизився з 6—6,5 до 5—4,6, а в окремі періоди — до 4—3,5. За свідченням В.А. Ковди (1989), у Підмосков’ї (Росія) спостерігались випадки, коли рН дощової води опускався до 3—2,6.

Взимку поблизу теплоелектростанцій та металургійних заводів може випадати кислотний сніг, який дає одразу 4—5—місячну дозу забруднення. Дія кислотних дощів на навколишнє середовище шкід-лива і призводить до негативних наслідків: отруєння води озер, річок та ставків; загибелі лісів (особливо чутливих до кислотних дощів); ви-мивання з ґрунту кальцію, калію, магнію; зниження врожайності сіль-ськогосподарських культур; загибелі насаджень в гірських районах, що спричиняє селеві потоки та зсуви; посилення корозії різних матері-алів і конструкцій; прискорення руйнування пам'ятників архітектури (зокрема мармурових) і житлових будинків; збільшення числа захво-рювання людей.

Кислотні дощі стали дуже поширеним явищем, причому вони мо-жуть випадати на відстані багатьох сотень і тисяч кілометрів від дже-рела первісного викидання речовин, що їх породжують.

Кислотні дощі призвели до закиснення природного середовища на великих територіях Європи та Північної Америки. Тут показник кис-лотності опадів рН — 4,5, тоді як його звичайне значення 5,6—5,7.

Кислотні дощі залишають на листі дерев чорні плями, закислюють озера й Грунти, змінюють їхній хімічний склад Так, за останні десять років у Швеції з 90 тис. озер закислено 20 тис. у Канаді — 50 тис. Бли-зько половини озер у Норвегії мертві, там загинула риба (рН=5). Сер-йозно уражені кислотними дощами близько 1 млн га вічнозелених лі-сів у Центральній Європі, приблизно 100 тис. га цих лісів гинуть.

Процес закиснення опадів триває. Розрахунки показують, що за сталих концентрацій оксиду сірки 80 мкг/м і оксидів азоту 50 мкг/м3, що відповідає гранично допустимим концентраціям цих речовин у бі-льшості промислово розвинених країн, рН опадів становить 2,7. Якби такі дощі випадали постійно, то все живе загинуло б. Очевидно, це і є межею закислення (Шматько В.Г., Нікітін Ю.В., 2006).

Особливо висока кислотність вод виникає під час весняного сніго-танення. Реакція таких вод може досягати рН 4—3,5. Кислі талі та до-щові води, потрапляючи у ґрунт, спричинюють підкислення всього профілю ґрунту, а нерідко підкислюють і підґрунтові води. Кислоти,

потрапляючи в ґрунт, взаємодіють з його органічною та мінеральною частинами. При цьому відбуваються такі реакції:

[ГВК] Са2+ + H2S04 = [ГВК] 2Н+ + CaS04;

|TBIC]Mg2+ + 2НЖ)3 = [ГВКГ] 2Н+ + Mg (NO3)2;

СаСОз + H2S04 = CaS04 + С02 + Н20;

СаСОз + Н2С03 = Са (НСОз) 2.

Відомо, що гідроліз однієї грам-молекули ІчГЩчГОз дає в результаті дві грам-молекули HNO3. За нітрифікації однієї грам-молекули (NH4)2S04 утворюються дві грам-молекули азотної і одна грам-молекула сірчаної кислоти. 3 однієї грам-молекули NH4OH за певних умов може утворитися одна грам-молекула азотної кислоти (Шикула М. К., 2004).

Тому темпи вапнування ґрунтів повинні перевищувати темпи вне-сення мінеральних добрив. У іншому випадку буде спостерігатися вторинне підкислення Грунтів. Для глибокого розуміння причин і за-ходів профілактики декальцинації Грунтів необхідно знати суть кисло-тності ґрунту і ступінь насичення його основами.

Кис^отаість груніу. Реакція Грунту істотно впливає на розвиток рос-лин і ґрунтових мікроорганізмів, на швидкість і спрямованість хімічних і біохімічних процесів, що відбуваються в ньому. Засвоєння рослинами по-живних речовин, діяльність ґрунтових мікроорганізмів, мінералізація орга-нічних речовин, розкладання ґрунтових мінералів і розчинення важкороз-чинних сполук, коагуляція і пептизація колоідів та інші фізико-хімічні процеси великою мірою залежать від реакції ґрунту. Вона впливає на ефек-тивність внесених у ґрунт добрив. Добрива, у свою чергу, можуть змінюва-ти реакцію ґрунтового розчину, підкислювати або підлужувати його.

Реакція Грунтового розчину залежить від співвідношення в ньому іонів водню (Н+) і гідроксилу (ОН~) (табл. 6). Концентрацію іонів вод-ню в розчині прийнято виражати символом рН, що позначає від'ємний логарифм концентрації водневих іонів.

Таблиця 6

ЗАЛЕЖНІСТЬ РЕАКЦІЇ ҐРУНТОВОГО РОЗЧИНУ ВІД КОНЦЕНТРАЦІЇ ІОНІВ ВОДНЮ I РН

 

Реакція           рН       Концентрація Н+-іонів, г-іон/дм3

Сильнокисла 3—4    10 3—10 4

Кисла 4—5    10 4—10 5

Слабокисла    5—6    10 5—10 6

Нейтральна    7          10 7

Слаболужна   7—8    10 7—10 8

Лужна 8—9    10 8—10 9

Сильнолужна            9—11  10 9—10 п

У природних умовах реакція ґрунтового розчину коливається від рН 3—3,5 (у сфагнових торфах) до рН 9—10 (у солонцевих ґрунтах), але найчастіше вона не виходить за межі рН 4—8. Лужну реакцію роз-чину мають ґрунти сухих степів, напівпустель і пустель — південні чорноземи і каштанові ґрунти (рН 7,5), сіроземи (рН до 8,5) і солонці (рН 9 і більше).

Близька до нейтральної (рН 6,5—7) реакція ґрунтового розчину в зви-чайному і глибокому чорноземах. Вилугувані чорноземи і сірі лісові ґрун-ти мають слабокислу реакцію (рН 5,5—6,5), а дерново-підзолисті і деякі торф'яні ґрунти — кислу або сильнокислу (рН 4—5 і нижче).

Розрізняють наступні види ґрунтової кислотності: актуальну (або активну) кислотність і потенційну (приховану) кислотність, яка, в свою чергу, поділяється на обмінну і гідролітичну.

Актуальна кислотність — це кислотність Грунтового розчину, обумовлена підвищеною концентрацією в ньому іонів Н+ у порівнянні з іонами ОН".

У ґрунті постійно утворюється вуглекислий газ. Під час розчинен-ня вуглекислого газу в Грунтовій воді утворюється Н2СОз, ЩО дисоці-ює на іони Н+ і НСОз- У результаті підвищується концентрація іонів водню в розчині, він підкислюється (табл. 7).

Таблиця 7

ЗАЛЕЖНІСТЬ ВМІСТУ со2 У ПОВІТРІ Й У ҐРУНТОВОМУ РОЗЧИНІ ВІД рН РОЗЧИНУ (за Каппеном)

 

Вміст С02       рН розчину

 

            5,7       5,2       4,9       4,7       4,5       3,9

У повітрі, % від об'єму         0,03     0,3       1,0       3,0       10,0     100

У розчині, мг/л          0,5       5,4       17,9     54,0     178,7   1787,0

Тому чим вищою є концентрація СОг у ґрунтовому повітрі, тим бі-льше його розчиняється в ґрунтовій воді, і тим сильніше підкислюєть-ся розчин.

Однак вугільна кислота, що утворюється в ґрунтовому розчині, нейтралізується поглиненими основами (Са, Mg, Na), а також карбона-тами кальцію і магнію. За взаємодії вугільної кислоти з карбонатом кальцію або з ґрунтовим вбирним комплексом, насиченим кальцієм, утворюється розчинна сіль бікарбонату кальцію:

СаСОз + Н2С03 — Са(НС03)г,

__т.ч_ тт _,_        _,.   Н        ,тт„„ ч

(ГВК)Са + 2Н2СОз — (ГВК) — + Са(НСОз)г-

Н

Якщо в ґрунті у поглиненому стані міститься натрій, то в розчині може утворитися бікарбонат, або карбонат натрію:

(TBK)Na + Н2СОз — (ГВК)Н + NaHC03,

__т.     тт _,_      „„„.   Н         _

(rBK)Na+ Н2С03 — (ГВК) — + Na2CC)3.

Н

Вуглекислі солі кальцію і натрію в розчині зазнають гідролітичного розпаду, і утворюється дуже слабка вугільна кислота і сильні основи:

Са(НС03)2 + 2Н20 = Са(ОН)2 + 2Н2С03, NaHC03 + Н20 = NaOH + Н2С03, Na2C03 + 2Н20 = 2NaOH + Н2С03.

У розчині підвищується концентрація гідроксильних іонів, він під-луговується. Особливо сильно підлуговує розчин карбонат натрію, по-тім бікарбонат натрію і слабкіше — бікарбонати кальцію і магнію, то-му в ґрунтах, що містять у поглиненому стані багато натрію (солонці, солончаки), у розчині утворюються вуглекислі солі натрію і ґрунтовий розчин стає лужним. Коли ж в ґрунті знаходяться карбонати кальцію і магнію, а серед поглинутих катіонів переважає кальцій (сіроземи, чор-ноземи), то в Грунтовому розчині утворюється, головним чином, біка-рбонат кальцію, який слабкіше підлуговує ці ґрунти, і реакція розчину в них є слаболужною або ж нейтральною (рН 7—8).

У тих ґрунтах, де в складі поглинутих катіонів поряд з кальцієм і магнієм є іони водню (вилугувані чорноземи, сірі лісові і дерново-підзолисті ґрунти), реакція ґрунтового розчину визначається вмістом у ньому одночасно вугільної кислоти і бікарбонату кальцію, а також розчинних органічних кислот та їхніх солей. Реакція розчинів у цих ґрунтах залежить від складу поглинутих катіонів і коливається в ме-жах рН 5—7. Чим менше у вбирному комплексі катіонів кальцію і чим більше катіонів водню, тим менше в ґрунтовому розчині буде бікарбо-нату кальцію і більше вільної вугільної кислоти і тим нижче рН.

У кислих і сильнокислих дерново-підзолистих ґрунтах і торф'яно-болотних ґрунтах, які містять у поглинутому стані мало кальцію і зна-чну кількість іонів водню й алюмінію, ґрунтовий розчин, крім вугіль-ної кислоти, підкислюють розчинні органічні кислоти, а також солі алюмінію, у результаті гідролізу яких утворюється кислота і слабка основа. За цього випадку відбувається підкислення ґрунтового розчи-ну до рН 4,5 і нижче.

Таким чином, актуальна кислотність — це кислотність ґрунтового розчину, створена іонами водню, водорозчинними органічними кисло-тами і гідролітично кислими солями. Вона визначається вимірюванням рН водної суспензії або водної витяжки з ґрунту. Актуальна кислот-

ність безпосередньо впливає на розвиток рослин і ґрунтових мікроор-ганізмів.

Обмінна кислотність — це потенційна (прихована) кислотність Грунту, яка обумовлена наявністю іонів водню або алюмінію в погли-нутому стані ґрунтового вбирного комплексу, що вилучаються з нього розчином нейтральної солі хлористого калію. Частина поглинених Грунтом іонів водню може бути витіснена в розчин катіонами нейтра-льних солей. Так, якщо ґрунт обробити розчином KC1, то катіони ка-лію поглинуться Грунтом, а із вбирного комплексу перейдуть у розчин іони водню:

[ГВК]Н + КСІ — (ГВК)К + НСІ.

У результаті такого витіснення іонів водню Грунтовий розчин під-кислюється. Цей вид кислотності Грунту називають обмінним. Крім поглинутого водню, у сильнокислих мінеральних ґрунтах знаходиться поглинутий алюміній, який також здатний переходити в розчин за вза-ємодії ґрунту з нейтральними солями:

К [ГВК]А1 + 3KC1 — (ГВК) К + АІСІз-

К У розчині хлористий алюміній зазнає гідролітичної дисоціації з утворенням слабкої основи і сильної кислоти:

АІСІз + ЗН20 — А1(ОН)3 + 3HC1.

Кислота, що утворюється під час витіснення з ґрунту алюмінію за обробки його розчином нейтральної солі, і обмінно-поглинутий во-день, що переходить у сольову витяжку, складають обмінну кислот-ність ґрунту. Отже, обмінна кислотність — це кислотність, обумовле-на обмінно-поглинутими іонами водню й іонами алюмінію, які вилучаються з ґрунту за обробки його розчином нейтральної солі.

Питання про природу обмінної кислотності і про те, які обмінно-поглинуті катіони — водню або алюмінію — переважають у кислих Грунтах і створюють цю кислотність, багато років були дискусійними.

Тепер на основі численних досліджень можна вважати найбільш ймовірним, що у разі взаємодії кислих Грунтів з розчинами нейтраль-них солей у сольову витяжку переходять іони як водню, так і алюмі-нію. Співвідношення між ними залежить від умов утворення ґрунтів, складу вбирного комплексу й інших причин. Так, органічні колоїди ґрунту містять переважно обмінно-поглинутий водень, а обмінна кис-лотність мінеральної фракції Грунту обумовлюється і воднем, і алюмі-нієм, який переходить у сольову витяжку.

Обмінна кислотність характерна для дерново-підзолистих Грунтів і червоноземів, а також для ґрунтів північної частини чорноземної зони.

У ґрунтах, що мають слабокислу реакцію водної витяжки, обмінна ки-слотність є незначною, а в лужних ґрунтах взагалі відсутня. Обмінна кислотність регулює реакцію Грунтового розчину. За взаємодії твердої фази ґрунту з катіонами розчинних солей, що утворюються в резуль-таті мінералізації органічних речовин, або з катіонами внесених у Грунт мінеральних добрив, обмінно-поглинуті іони водню й алюмінію переходять у розчин і збільшують актуальну кислотність, а якщо Грун-товий розчин нейтралізується, то завдяки обмінній кислотності він знову підкислюється.

Обмінна кислотність набуває особливо великого значення за вне-сення в ґрунт великих кількостей розчинних мінеральних добрив. Лег-ко переходячи в активну форму і підкислюючи Грунтовий розчин, іони водню негативно впливають на розвиток чутливих до кислотності рос-лин і Грунтових мікроорганізмів. Особливо токсичний для багатьох рослин алюміній, який переходить в Грунтовий розчин, тому за вне-сення в кислий Грунт вапна, необхідно домагатися нейтралізації не тільки актуальної, але й обмінної кислотності.

Обмінну кислотність виражають величиною рН КСІ-витяжки або в міліграм-еквівалентах на 100 г Грунту. У величину обмінної кислотно-сті входить і актуальна кислотність. Отже, обмінна кислотність Грунту завжди є більшою, ніж актуальна, а рН сольової витяжки — нижче, ніж рН водної витяжки, якщо Грунт має обмінну кислотність.

Гідролітична кислотність — це потенційна (прихована) кислот-ність ґрунту, яка обумовлена наявністю іонів водню в поглинутому стані ґрунтового вбирного комплексу, що вилучаються з ґрунту розчи-ном гідро-літично лужної солі оцтовокислого натрію. У разі обробки ґрунту розчином нейтральної солі не всі поглинуті іони водню перехо-дять у розчин, тобто в цьому випадку не виявляється вся потенційна кислотність. Більш повно іони водню з ґрунтового вбирного комплек-су можна витіснити, діючи на ґрунт нормальним розчином гідролітич-но лужної солі, наприклад оцтовокислого натрію (CH3COONa). У вод-ному розчині ця сіль гідролітично розщеплюється й утворює слабодисоціюючу оцтову кислоту і сильну основу, тому розчин стає лужним (рН близько 8,2):

CH3COONa + Н20 — СН3СООН + NaOH —> СН3СООН + Na+ + OH".

Лужна реакція розчину цієї солі і є головною причиною більш пов-ного витіснення поглиненого водню з ґрунту.

За взаємодії розчину оцтовокислого натрію з ґрунтовим вбирним комплексом іони водню витісняються в розчин в обмін на катіони на-трію і зв'язуються з рештою гідроксильних іонів, утворюються важко-дисоціюючі молекули Н20:

[ГВК] Н —> СН3СООН + Na + OH —> |TBKJNa + СН3СООН + Н20.

Чим більше іонів натрію поглине ґрунт і більше гідроксильних іо-нів буде зв'язано, тим більше в розчині утвориться оцтової кислоти. Кількість її можна визначити титруванням розчину лугом. Цей вид ки-слотності Грунту, що виявляється за допомогою гідролітично лужної солі, одержав назву гідролітичної кислотності. Вона включає менш рухливу частину поглинутих іонів водню, які важче обмінюються на катіони ґрунтового розчину.

У ґрунтовому вбирному комплексі є іони водню, здатні до замі-щення на основи за різних значень рН. Частина іонів водню, зв'язана з ґрунтовими колоїдами, здатна до обміну на основи за слабокислої реа-кції (рН 5,5—6) і може витіснятися з ґрунтового вбирного комплексу в розчин катіонами нейтральної солі. Ці іони водню (поряд з обмінно-поглинутими іонами алюмінію) обумовлюють обмінну кислотність ґрунту. Інша частина поглинутих іонів водню, яка важче дисоціюється, здатна обмінюватися на основи тільки за умов нейтрального і лужного середовищ. Ці іони водню важче заміщуються на основи, вони витіс-няються в розчин тільки гідролітично лужною сіллю.

Кислотність, що виявляється під час обробки ґрунту розчином CH3COONa, є значно вищою, ніж обмінна. У цьому випадку визнача-ється загальна кислотність ґрунту, що включає актуальну і всю потен-ційну кислотність — як обмінну, так і «власне гідролітичну» (яка не витісняється KC1, але витісняється Ін.розчином CH3COONa). Отже, під гідролітичною кислотністю ґрунту мається на увазі кислотність, що виявляється в розчині після обробки ґрунту оцтовокислим натрієм, і яка враховує всі іони водню, що містяться в ґрунті (як легкорухомі — обмінні, так і менш рухомі, здатні до заміни на основи лише за лужної реакції).

Гідролітичну кислотність виражають у міліграм-еквівалентах на 100 г ґрунту. Іноді результати визначення гідролітичної кислотності бувають меншими, ніж під час визначення обмінної кислотності. Це пов'язано з тим, що аніони оцтової кислоти сорбуються деякими Грун-тами, в яких переважають колоїди із сильно вираженими базоїдними властивостями (червоноземи), а натомість витісняються іони OH", у результаті чого кислотність Грунтової витяжки зменшується. У подіб-них випадках, мабуть, звичайний метод визначення гідролітичної кис-лотності виявляється непридатним. Гідролітична кислотність у ґрун-тах з'являється на самому початку збідніння їх основами. У разі подальшої втрати основ з'являється також обмінна й актуальна кисло-тність.

Чорноземи, за винятком південних, мають гідролітичну кислот-ність, хоч обмінної кислотності в них може й не бути. Якщо в ґрунті є обмінна кислотність, то вона входить як складова частина в кислот-ність гідролітичну. Вилугувані чорноземи, більш збіднені основами, характеризуються як гідролітичною, так і невеликою обмінною кисло-

тністю. Ще більш збіднені основами дерново-підзолисті ґрунти мають значну гідролітичну і сильно виражену обмінну кислотність, а також актуальну кислотність.

Оскільки гідролітична кислотність включає менш рухливу частину іонів водню, вона (за відсутності обмінної кислотності) є нешкідливою для рослин. Знання її величини дуже важливе для вирішення ряду практичних питань застосування добрив (вапнування, внесення фос-форитного борошна).

Ступінь насиченості ґрунту основами. Реакція грунтового розчи-ну залежить не тільки від розмірів обмінної й гідролітичної кислотно-сті, але і від ступеня насиченості Грунту основами. Якщо величину гі-дролітичної кислотності Грунту позначити буквою Н, а сумарну кількість поглинутих основ (Са, Mg, К, Na та ін.) — буквою S, то дода-вання їх дає загальну ємність поглинання ґрунту (Т) у мг-екв. на 100 г:

S + Н— т.

Сума поглинутих основ (S), виражена у відсотках від ємності по-глинання (7), називається ступенем насиченості ґрунту основами і позначається V:

V— — -100, або V—           -100.

Т          S + H

Ступінь   насиченості   показує,   яка  частина  загальної  ємності

припадає на поглинуті основи і яка — на гідролітичну кислотність.

Величина ступеня насиченості основами — важливий показник для

характеристики поглинальної здатності і ступеня кислотності Грун-

ту (рис. 3).

 

Рис. 3. Схема співвідношення

між величиною емності поглинання, гідролітачною кислотаістю

і ступенем насиченості основами

За ступенем насичення Грунту основами визначають потребу у ва-пнуванні (табл. 8).

Таблиця 8

СТУПІНЬ НАСИЧЕННЯ ОСНОВАМИ ТА ПОТРЕБА ҐРУНТІВ У ВАПНУВАННІ

 

Ступінь насичення основами (V), %         Потреба у вапнуванні

40—50            У першу чергу

50—70            Вапнування обов'язкове

70—90            На   Поліссі   не   потрібне,   у   Лісостепу обов'язкове

> 90     He потрібне

Якщо гідролітична кислотність двох ґрунтів однакова і дорівнює 4 мг-екв на 100 г, але ємність поглинання першого ґрунту 8, а друтого ґрунту — 20 мг-екв, то в першому ґрунті на 4 мг-екв гідролітичної кислотності припадає тільки 4 мг-екв поглинених основ, і ступінь насиченості його дорівнює 50 %, а в друтому Грунті на ті ж 4 мг-екв гідролітичної кислот-ності припадає 16 мг-екв поглинених основ, а ступінь насиченості осно-вами дорівнює 80 %. Незважаючи на рівну величину гідролітичної кисло-тності, перший Грунт ізменшим ступенем насиченості основами буде відносно більш кислим. Його потреба в усуненні кислотності, наприклад, вапнуванням, сильніша, ніж друтого ґрунту, в якого кислотність складає лише невелику частину (20 %) всієї ємності поглинання. Третій Грунт для прикладу має такий же ступінь насиченості основами (50 %), як і перший, але ємність поглинання і гідролітична кислотність у них різні. Незважаю-чи на однаковий ступінь насиченості, третій Грунт із більш високою гід-ролітичною кислотністю потребує більше вапна, щоб реакція цього ґрун-

^"^^^^^^^^ПЖО^ЛШІ грунтах одержують низькі врожаї, а деякі рослини, найбільш чутливі до кислотності, зо-всім не ростуть.

Кисла реакція ґрунтового розчину супроводжується надлишковим вмістом токсичних для рослин концентрацій рухомих форм алюмінію, марганцю, заліза і зниженням доступності молібдену. При цьому погі-ршується склад мікрофлори ґрунтів. За кислого середовища ґрунтово-го розчину гальмується надходження в рослини кальцію та магнію, дуже низька окупність мінеральних добрив, невисока якість продукції землеробства. Кисла реакція виникає в Грунті і тоді, коли з нього ви-миваються кальцій і магній, які у ґрунтовому вбирному комплексі за-мінюються на водень.

Значне вимивання кальцію і магнію спостерігається на легких ґру-нтах з промивним водним режимом. Швидкість вимивання їх приско-

рюється за внесення мінеральних добрив, особливо фізіологічно кис-лих форм. Одним з таких добрив є сульфат амонію, за внесення якого іон амонію засвоюється рослинами, а в ґрунтовий розчин надходить іон водню. В результаті утворюється сірчана кислота. За даними Полі-ської дослідної станції, щорічно з дерново-підзолистого ґрунту вими-вається 50—60 кг/га кальцію і 20—30 кг/га магнію. Крім того, рослини з врожаєм виносять приблизно 60—120 кг/га кальцію.

Для більш повного витіснення водню з ґрунтового вбирного ком-плексу дози вапна (СаСО3) встановлюють за гідролітичною кислотніс-тю. Для цього цифрові показники в міліграм-еквівалентах кислоти на 100 г Грунту множать на коефіцієнт 1,5, оскільки 1 мг-екв Н+ на 100 г ґрунту відповідає 1,5 т/га СаС03. Наприклад, якщо гідролітична кисло-тність становить 4 мг-екв на 100 г ґрунту, то на 1 га треба внести 4x1,5=6 т вапна. Для перерахунку інших вапняних матеріалів у СаСО3 застосовують коефіцієнт перерахунку, який становить для MgCCb — 1,2; MgO — 2,5; СаО — 1,79; Са (ОН)2 — 1,35. He на всіх ґрунтах 3 не під усі культури треба вносити вапняні матеріали, дози яких розрахо-вані за повною гідролітичною кислотністю. Дози вапна, обчислені за величиною рН сольової витяжки, наведено в таблиці 9.

Таблиця 9

ДОЗИ ВАПНА В ПЕРЕРАХУНКУ НА 100 % САСОз ЗАЛЕЖНО ВІД ГРАНУЛОМЕТРИЧНОГО СКЛАДУ ҐРУНТІВ, Т/ГА (КОРАБЛЬОВА Л.І., 1954)

 

Грануломеіричний склад ірунтів    рН сольової витяжки

 

            до 4,5  4,6       4,8       5,0       5,1       5,4—5,5

Супіщаний і легкосуглинковий       5,0       4,5       4,0       3,5       3,0       2,5

Середньосуглинковий         6,0       5,5       5,0       4,5       4,0       3,5

Важкосуглинковий   8,0       7,5       6,5       5,5       5,0       4,5

Вказані дози вапна нейтралізують обмінну кислотність і сприяють підвищенню урожайності сільськогосподарських культур приблизно протягом ротації сівозміни. Після закінчення ротації, з урахуванням показників рН, ґрунти знову вапнують.

Показник рН, за якого більшість культур нормально розвиваєгься, ста-новить близько 6,5. За такої реакції ґрунтового розчину коренева система добре засвоює поживні речовини і створюються задовільні умови для існу-вання корисних ґрунтових мікроорганізмів (Петербургский A. В., 1989).

Всі основні сільськогосподарські культури щодо кислотності й по-треби у вапнуванні умовно діляться на такі групи (Корабльова Л.І., 1954;МазурГ.А., 1979):

1.         Культури, що витримують підвищену кислотність Грунту: карто-пля, люпин. Оптимальний рН для них — 4,5—6. Вони потребують ва-пнування за дуже кислої реакції ґрунтового розчину (нижче 4,5).

2.         Культури, які витримують помірну кислотність Грунтів і негати-вно реагують на підвищений вміст кальцію. Оптимальна реакція для них у межах рН від 5,5 до 6,5. До цієї групи можна віднести льон, овес, жито, гречку, гарбузи, кабачки, томати, кавуни, малину, аґрус. Під них можна вносити невеликі дози вапна.

3.         Культури, що потребують близької до нейтральної реакції ґрунто-вого розчину (рН 6,0—7): озима і яра пшениця, ячмінь, кукурудза, ко-нюшина, квасоля, горох, вика, стоколос, диня, огірки, салат, яблуня, слива, вишня. Ґрунт під цими культурами вапнують помірними дозами.

4.         Культури, що не витримують кислої реакції, добре ростуть на нейтральних і слаболужних ґрунтах (рН 6,8—7,5): буряки цукрові, столові і кормові, капуста, коноплі, гірчиця, рицина, люцерна, еспар-цет, цибуля, часник, перець. Всі вони позитивно реагують на вапну-вання кислих ґрунтів підвищеними дозами.

Отже, серед показників фізико-хімічної вбирної здатності ґрунтів найбільше значення мають обмінно-вбирні катіони кальцію, магнію, натрію і водню, з якими пов’язане поняття актуальної і гідролітичної кислотності, суми увібраних основ і ступеня насичення ґрунтів осно-вами. На основі цих та інших показників визначають шляхи хімічної меліорації кислих або засолених ґрунтів.

За позитивною дією вапнування є найбільш тривалодіючим захо-дом агрохімічного впливу на родючість Грунту. Повна доза вапна, що відповідає величині гідролітичної кислотності, в сівозміні діє протя-гом 10 і більше років. Підраховано, що 1 т вапна (СаСО3) зменшує значення рН на піщаних ґрунтах на 0,66, супіщаних — 0,27, легкосуг-линкових — 0,18, витрати його для підвищення рН на 0,1 становлять відповідно 0,12—0,16, 0,35—0,40 і 0,50—0,60 т/га (Мазур Г.А., 1986). Найбільш високий ефект від застосування добрив і вапнування одер-жують на сильно- і середньокислих дерново-підзолистих Грунтах.

Вапнування істотно впливає на нагромадження у ґрунті загального гумусу в орному й підорному шарах, поліпшується його якісний склад за рахунок підвищення вмісту гумінових кислот і зменшення фульво-кислот, мікробний ценоз збільшується майже вдвічі (Грінченко Т.А., 1988).

Вапняні матеріали в сівозміні рекомендують вносити з таким розрахунком, щоб вони потрапили під культури з підвищеною чут-ливістю на другий або третій рік після вапнування. За цей час вап-но повністю розчиняється, перемішується з ґрунтом і ліквідується кислотність Грунтового розчину. Вапнування кислих Грунтів під-вищує продуктивність культур сівозміни в усіх ґрунтово-кліматич-них зонах України.

За внесення мінеральних добрив на вапнованих ґрунтах сумарний урожай вищий, ніж сума врожаїв від кожного фактора, взятого окремо під час внесення їх на різні поля.

За поєднання гною з вапном завжди спостерігається підвищення сумарної дії обох факторів під час внесення на те саме поле порівняно із застосуванням тих же доз на різних полях. Це пояснюється тим, що гній і вапно діють загалом в одному напрямку, тобто поліпшують структурний стан ґрунтів, мікробіологічну діяльність і, крім того, гній містить багато кальцію. Мінеральні добрива доповнюють позитивну дію вапнування, а вапно, в свою чергу, знижує негативний вплив міне-ральних добрив на ґрунт, тобто кожний фактор діє у своєму напрямку, що в цілому сприяє нормальному розвитку рослин.

Дія вапна на ґрунт багатогранна. Підвищення вмісту кальцію у ґрунтовому вбирному комплексі ВИТІСНЯЄ 3 нього не тільки шкідливий для рослин водень, а й інші, навіть корисні катіони, серед яких важли-ве значення має магній, що розчиняється і швидко вимивається за межі кореневмісного шару.

Особливої інтенсивності набуває цей процес у дерново-підзолис-тих піщаних і супіщаних ґрунтах. Загальний вміст магнію в них стано-вить 0,15—0,18 % маси ґрунту, тоді як у суглинках і глинах валовий вміст його досягає 2,5 %.

Переважна частина магнієвих сполук у ґрунті (90—95 %) — це си-лікати магнію і алюмінію, які важко розчиняються у воді й слабко ви-користовуються рослинами. Процес розкладання цих сполук відбува-ється повільно, і тому не може забезпечити потребу рослин у магнії.

Основним джерелом магнієвого живлення є обмінні його форми. Ча-стка обмінного магнію від валових запасів його у ґрунті становить 5— 10 %. Піщані й супіщані ґрунти Полісся мають 0,5—3 мг-екв (6—36 мг MgO) обмінного магнію в 1 кг ґрунту, що становить 30—180 кг/га MgO. Ha цих ґрунтах рослинам часто не вистачає магнію. Бідні на магній і де-які торфові Грунти. Потреба в ньому рослин залежить від культури і рів-ня врожаїв. Багато магнію виносять такі культури, як буряки (60—70 кг/га) і картопля (40—60 кг/га). За існуючої системи удобрення баланс магнію в ґрунтах на сьогодні від'ємний і вміст у них поповнюється за рахунок внесення добрив. Свіжий гній містить 0,08—0,13 % MgO. 3 гноєм щорі-чно вноситься в Грунт близько 10—15 кг/га окису магнію. Багаті на маг-ній сиромелені калійні добрива, але основне калійне добриво — хлорис-тий калій має дуже низький вміст магнію.

За нестачі магнію, особливо на легких Грунтах, у рослинах упові-льнюється утворення хлорофілу, до складу якого він входить. Значна частка магнію, що надходить у рослини, нагромаджується у насінні, плодах, бульбах під час достигання врожаю. Вміст магнію у зерні зла-кових культур становить 0,15—0,30 %, соломі — 0,10—0,25, а в буль-бах картоплі й коренеплодах — 0,05—0,10 %. Дефіцит магнію спосте-

рігається за вмісту його в піщаних ґрунтах нижче 10 мг, супіщаних — 15 і в суглинкових — 20 мг/100 г Грунту (за A-L методом), а також за співідношення між кальцієм і магнієм (в еквівалентах) більше 6,1 (Ку-лаковская Н.Т., 1984). Для поповнення втрат цього елемента на дерно-во-підзолистих Грунтах треба щорічно в середньому вносити 50— 70 кг/га MgO.

Однією з важливих умов науково обґрунтованого застосування кальцієвих і магнієвих добрив є досягнення оптимального співвідно-шення Са: Mg. За вапнування може скластися несприятливе співвід-ношення, внаслідок чого засвоєння магнію рослинами погіршується.

Потреба сільського господарства в кальцієвих і магнієвих доб-ривах дуже велика. Україна багата на породи, з яких одержують ва-пняні й магнієві добрива. До природних вапнуючих матеріалів на-лежать вапнякові туфи, тверді вапняки, доломіти, мергель. Крім того, для вапнування придатні дефекат, доломітове борошно та ін. Кальцій вносять у ґрунт не тільки з вапняними матеріалами, але й у формі гіпсу. Сумісне внесення його і вапна значно підвищує ефект вапнування (Гринченко Т. А., 1973).

Застосовуючи вапняні добрива, треба пам'ятати про охорону на-вколишнього середовища від забруднення. До складу вапна входять деякі важкі метали, мг/кг: цинк — 10,83; мідь — 12,67; нікель — 26; свинець — 26,5; залізо — 48,53; кадмій — 0,25—13 мг/кг (Мине-евВ.Г., 1988, 2004).

Теоретичні розрахунки показують, що важкі метали в ґрунті мо-жуть досягти ГДК через сотні, а деякі й тисячі років (Минеев В. Г., 2004), тому вважають, що відсутня небезпека забруднення ґрунтів ва-жкими металами за внесення вапняних і магнієвих добрив. Крім того, треба мати на увазі, що невелика кількість цинку, міді й інших важких металів у вапняних добривах виступає як джерело мікроелементів (Де-годюк Е. Г. та ін., 1992). Але це не виключає необхідності контролю за вмістом важких металів у вапняних і магнієвих матеріалах, щоб уник-нути забруднення ними ґрунтів і рослин.

Значення вапнування ґрунтів зростає з підвищенням доз внесення мінеральних добрив, особливо фізіологічно кислих форм, які можуть значно підкислювати ґрунт, особливо легкого гранулометричного складу. За активністю обміну макроелементів у геологічному колообі-гу агроландшафту Правобережного Лісостепу науковці розташували їх в такому спадаючому порядку: Са2+ > NO~3 > Mg2 > К+ > NH4+ > НР02~4 (Дегодюк Е. Г. та ін., 1992). Середні втрати кальцію із ґрунту внаслі-док вимивання можуть досягати 260—300 кг/га і більше за рік.

Активна міграція кальцію і магнію в навколишнє середовище свід-чить про необхідність регулювання цього процесу, який полягає, перш за все, в дотриманні екологічно врівноваженої структури посівних площ зі щорічним використанням проміжних посівів, впровадженні

контурно-меліоративної системи землеробства і науково обґрунтова-ної хімічної меліорації з дотриманням оптимального використання до-брив.

У період інтенсивної хімізації (1965—1990 pp.), особливо за умов незбалансованого застосування мінеральних добрив, значно пошири-лись процеси вторинного підкислення Грунтів, навіть нейтральних за своєю природою чорноземів.

Широке розповсюдження цього явища в останні роки пов'язане із техногенним забрудненням ґрунтів, частішим випаданням кислотних атмосферних опадів, використанням фізіологічно кислих мінеральних добрив, особливо азотних, на нейтралізацію яких треба використову-вати вапняні матеріали.

Вапнування кислих Грунтів, безумовно, підвищує собівартість про-дукції землеробства. Водночас раціональне поєднання мінеральних (пе-реважно азотних) добрив з перегноєм, що є значним буфером кислотно-лужної рівноваги, усуває необхідність вапнування у великих дозах.

Вторинне підкислення Грунтів проявляється також через підсилен-ня елювіальних (підзолистих) процесів після закладання дренажу на перезволожених Грунтах і глибинної заробки свіжих органічних доб-рив у важкосуглинкові слабоаеровані та оглеєні горизонти Грунту.

Природна кислотність може виникати через гідроліз алюмінію, який у відносно великій кількості знаходиться у земній корі, як один із головних структурних елементів переважної частини мінералів. Кисле середовище виникає також за умов розкладу свіжих рослинних реш-ток, багатих на вуглеводи і бідних на азотовмісні сполуки. Таким чи-ном, кисла реакція Грунтового середовища зумовлена комплексом фа-кторів, які пригнічують ріст і розвиток рослин, гальмують різнома-нітні фізіологічні і біохімічні процеси. Хоча сама по собі токсичність Н+ іонів не є вирішальною в родючості ґрунту, але вплив низького значення рН на живлення рослин є дуже виразним. За даними зарубі-жних вчених (FageriaN.K, Baligar V.C., Tdvards D.G., 1990), до факто-рів, що обмежують зростання культурних рослин, належать: токсич-ність водню, алюмінію і марганцю; дефіцит N, Р, К, Са, Mg і Zn; зниження активності мікроорганізмів.

За низьких значень рН дуже часто регламентуючим фактором уро-жаю є токсичність і дефіцит багатьох елементів. Низьке значення рН спричиняє підвищену розчинність хімічних елементів, деяких важких металів та радіонуклідів у ґрунтах, у тому числі Al, Sr, Мп та Fe. Під-вищена концентрація рухомих форм названих елементів у Грунті стає токсичною для переважної більшості культурних рослин. Іони Н+ і ка-тіони цих металів заміщують інші необхідні рослинам катіони на каті-онообмінних місцях, через що такі важливі елементи як Са, Mg і К ви-лучаються з ґрунтового вбирного комплексу, що призводить до утворення ненасичених на основи ґрунтів.

Висока кислотність Грунтів значною мірою зумовлює їхні несприя-тливі агрофізичні властивості, зокрема безструктурність, злитість, ни-зьку аерацію та фільтрацію.

Ґрунтова кислотність здебільшого залежить від генетичної приро-ди самих Грунтів та підґрунтя і проявляється за низького вмісту основ-них катіонів кальцію, магнію, калію, натрію в материнський породі, або через їх вилуговування із ґрунтового профілю в процесі ґрунто-утворення. На практиці вже доведено, що будь-яке зменшення кислот-ності є тимчасовим фактором. Через 3—5 років після вапнування ґрунт знову повертається до вихідного рівня кислотності, який йому генетично притаманний, і вимагає повторного вапнування. За даними наукових досліджень, кислі Грунти України вимагають повторного ва-пнування через кожні 4—9 років залежно від генезису ґрунту та регіо-ну його розповсюдження.

Більшість вчених (Трускавецький Р.С., Цапко Ю.Л., 2000) вважають, що утворення ґрунтової кислотності у багатьох випадках залежить від ак-тивності іонів водню, а не алюмінію. Останній безпосередньо не підкис-лює ґрунт, а справляє опосередкований вплив на формування кислотності Грунту через гідроліз алюмінатів. Першоджерелом формування кислої ре-акції Грунтів є біохімічні процеси, що відбуваються у ґрунтах. Присут-ність 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 цілком рег-ламентується як властивостями та складом ґрунтів, так і толерантністю культурних рослин до кислого середовища (табл. 10).

Таблиця 10

СТІЙКІСТЬ СІЛЬСЬКОГОСПОДАРСЬКИХ КУЛЬТУР ВІДНОСНО ТОКСИЧНОЇ ДІЇ У ҐРУНТІАЛЮМШІЮ

 

Групи рослин            Стійкість        Культури

I           Сильна           Овес, тимофіївка

II         Середня         Люпин, картопля, кукурудза, просо

III        Слабка            Льон, горох, квасоля, гречка, ячмінь

IV        Дуже слабка   Буряк столовий та кормовий, конюшина, люцерна, озима та яра пшениця

За нинішніх кризових умов господарювання конче потрібні принци-пово нові підходи щодо вирішення проблеми меліорації кислих Грунтів з обов’язковою розробкою і переходом на ресурсозберігаючі технології. В Інституті Грунтознавства та агрохімії УААН розроблена ресурсо- та

енергозберігаюча технологія локальної меліорації кислих ґрунтів або технологія «комфортних Грунтових осередків». Суть цієї технології по-лягає в тому, що шляхом підбору адаптованих до кислого ґрунтового середовища сільськогосподарських культур, локального застосування органо мінеральних добрив комплексної дії та формування висококом-фортних для розвитку кореневої системи рослин осередків у кореневмі-сному шарі Грунту усувається необхідність здійснення коштовної хіміч-ної меліорації за традиційною технологією та раніше встановленими нормативами. У результаті застосування технології локальної меліорації кислих Грунтів у кореневмісному шарі ґрунту створюються гетерогенні за фізіологічними потребами рослин мікрозони щодо реакції ґрунту, трофності, вологості, теплоємності, детоксикаційності тощо. Коренева система рослин залежно від їх біології сама знаходить найбільш комфо-ртну для себе екологічну нішу в коренеосяжному шарі ґрунту. Завдяки такій технології витрати енергетичних та матеріальних ресурсів на мелі-орацію кислих Грунтів зменшуються у 3—4 рази.

Засновник українського Грунтознавства О.Н. Соколовський (1956) відносив об’єм кореневмісного шару до одного із шести факторів ро-дючості Грунту. Проте конкретні дослідження щодо агроекологічної значимості об’єму кореневмісного шару Грунту майже відсутні. Польовими дрібноділянковими і вегетаційниими дослідами Інституту Грунтознавства та агрохімії УААН встановлено, що з підвищенням рі-вня окультуреності Грунту значення об’єму кореневмісного шару зме-ншується. Рослини здатні успішно розвиватись на пухких безплідних пісках за умови створення в кореневмісному шарі висококомфортних, невеликих за своїм об’ємом ґрунтових осередків.

Згідно із запропонованою вченими Інституту ґрунтознавства та аг-рохімії УААН технологією локальної меліорації, на межі оброблюва-ного (орного) і необроблюваного (підорного) шарів ґрунту створю-ються локальні висококомфортні для розвитку кореневої системи рослин стрічки діаметром 7—10 см із міжстрічковими відстанями 25— 30 см. Високородючі ґрунтові стрічки формуються за допомогою ком-плексного меліоранту, який компонується з перегною, торфу, сапро-пелю та інших органічних добрив з високими адсорбційними та буфе-рними характеристиками, з добавками мінеральних добрив і вапня-кових матеріалів. Основна вимога щодо заготівлі комплексного меліо-ранту — це досягнення заданих оптимальних фізико-хімічних параме-трів у невеликому об’ємі кореневмісного шару ґрунту, завдяки чому утворюється повна комфортність для розвитку рослин. Цей комплекс-ний меліорант для створення стрічки на 1 га перемішується приблизно зі 150—180 т ґрунту, а не з 2500—3000, як це має місце за традицій-ними технологіями. За останніх умов для створення такого ж рівня комфортності, як і в локальних осередках, потрібно було б замість 15—20 т комплексного меліоранту вносити щонайменше 240—290 т,

тобто це є свідченням реальності створення оптимальних параметрів родючості малопродуктивних кислих Грунтів, їх високої буферної (са-морегулювальної) здатності за відносно короткий проміжок часу в умовах локальної меліорації ґрунтів за допомогою невеликих витрат удобрювальних ресурсів.

Проведені вченими (Трускавецький Р.С., Цапко Ю.Л., 2000) польові і лізиметричні дослідження на дерново-підзолистих супіщаних Грунтах Полісся (Чернігівське НВО «Еліта») показали високу ефективність тех-нології локальної меліорації, екологічні та економічні переваги якої пе-ред традиційною технологією є надто високими. Перспективність лока-льної меліорації кислих Грунтів є дуже обнадійливою і такою, що не має альтернативи. Якщо за традиційної технології (внесення 60 т/га торфу, 3—4 т/га вапна і N90P90K120 врозкид) в умовах виробничого досліду 1999 року було одержано 690 ц силосної маси кукурудзи, то на варіанті лока-льної меліорації (15 т/га насиченого на кальцій торфу + N90P90K120 лока-льно в підорний шар) — 785 ц/га, тобто приріст урожаю становив 14 %. При цьому вимивання кальцію, елементів живлення рослин та органіч-них добрив з лізиметричними водами зменшувалося на 35—45 % порів-няно з традиційною технологією. Для заготівлі комплексного меліоран-ту використовувалась амонійна форма азотного добрива для насичення торфу, зокрема вуглеамонійні солі (ВАС).

Розміщення стрічки на глибині 25—35 см дозволяє пролонгувати амонійне живлення рослин і суттєво загальмувати розвиток нітрифіка-ційних процесів, вимивання нітратів з дренажними водами, вторинне підкислення та декальцинацію ґрунту. За запропонованою технологією нормативи внесення вапна зменшуються у 6—8 разів (з 3—8 до 0,5— 1,0 т/га), органічних добрив — з 12—15 до 4—5 т/га сівозмінної площі, що дозволяє заощадити значні енергетичні та матеріальні ресурси на одержання одиниці урожаю.

Енергетична оцінка технологій показала, що загальні енергозатрати були майже в 2,6 рази менші, ніж за традиційною технологією, а коефіці-єнт енергетичної ефективності підвищувався з 0,95 одиниць до 2,10.

Переваги технології локальної меліорації ґрунтів перед традицій-ними є всебічно обґрунтованими. Вони базуються: на підвищенні ефе-ктивності застосування добрив і меліорантів, подовженні терміну їх післядії, стабілізації ефективної родючості ґрунтів; створенні гетеро-генного складу і властивостей кореневмісного шару Грунтового сере-довища, що робить це середовище сприятливим для рослин з різними фізіологічними вимогами; поліпшенні водозабезпечення рослин у по-сушливі періоди вегетації та в екстремальні за погодними умовами ро-ки; більш ефективному використанні добрив і меліорантів, місцевих удобрювальних ресурсів; істотній економії органічних і мінеральних добрив та вапна за збереження і навіть підвищення рівня продуктив-ності сівозмін; зменшенні непродуктивного вимивання поживних ре-

човин, насамперед кальцію та магнію, а через це й збереженні чистоти водотоків, річок, озер, водоймищ тощо; гальмуванні процесів нітрифі-кації-денітрифікації, утворення газоподібних сполук та їх випарову-вання, зменшенні вимивання азотних сполук та стабілізації азотного режиму ґрунту; пролонгації дії та післядії амонійного живлення рос-лин; підсиленні ефективності використання рослинами елементів жив-лення з місцевих удобрювальних мінеральних ресурсів (фосфоритів, сапропелів, глинистих мінералів тощо); підвищенні процесів накопи-чення органічних речовин та гумусоутворення в комфортних осеред-ках Грунту за рахунок їх високої біогенності; зменшенні накопичення в рослинах нітратів, важких металів та радіонуклідів, підвищенні якості продукції землеробства; додатковій акумуляції продуктивної вологи в комфортній зоні завдяки її високій вологоємності та зменшенні випа-ровування (Трускавецький Р.С., Цапко Ю.Л., 2000).

Окремою і дуже важливою складовою ресурсозберігаючих техно-логій є фітомеліорація. Вона включає підбір і розташування в сівозміні сільськогосподарських культур, що непогано розвиваються в кислому середовищі Грунту, тобто більш толерантних як до високої кислотнос-ті, так і до токсичної дії алюмінію у ґрунті. Надалі треба утримуватися від вирощування на кислих ґрунтах відносно нестійких до кислої реа-кції таких культур, як: столові та кормові буряки, яра та озима пшени-ця, ячмінь тощо, більше уваги надавати вирощуванню льону, картоплі, озимому житу, люпину, сераделі тощо (табл. 11).

На кислих ґрунтах необхідно поширювати посіви бобових сидера-тів, які здатні утворювати білкові речовини з одного боку, а з іншого — накопичувати біологічний азот.

На сірих лісових ґрунтах та чорноземах опідзолених із близьким заляганням карбонатів (леси) дуже важливо до складу сівозмін вводи-ти такі фітомеліоранти, як люцерна, конюшина, люпин тощо, здатні «перекачувати» кальцій з нижніх шарів ґрунту у верхні, поліпшуючи при цьому кальцієвий режим кореневмісного шару.

Отже, із викладеного вище видно, що для вирощування високих та сталих урожаїв на кислих ґрунтах необхідна хімічна меліорація остан-ніх, основою якої є вапнування. Але на сучасному етапі сільськогос-подарського виробництва слід позбавитись деяких застарілих поло-жень, пояснень та догм щодо використання цього агрозаходу. Для України нова концепція меліорації кислих ґрунтів дозволить державі заощаджувати значні кошти, отримувати прибутки, не знижуючи уро-жай та якість продукції землеробства.

У стратегічному плані концепція хімічної меліорації кислих ґрун-тів спрямовується на підвищення їх родючості, усунення негативних наслідків антропогенних навантажень, істотне зростання продуктив-ності землеробства, запровадження екологічно надійних ресурсозбері-гаючих технологій.

Таблиця 11

ОПТИМАЛЬНА РЕАКЦІЯ ҐРУНТОВОГО РОЗЧИНУ I ВІДНОСНА СТІЙКІСТЬ КУЛЬТУРНИХ РОСЛИН ДО НИЗЬКИХ ЗНАЧЕНЬ рН

 

Культура        Стійкість        рН       Культура        Стійкість        рН

Рис      дуже сильна   4,0—6,0          Яра пшениця середня          6,0—7,5

Люпин          

            4,5—6,0          Турнепс         

            6,0—7,5

Бруква           

            4,8—5,5          Кормові буряки        

            6,2—7,5

Серадела       

            4,8—6,0          Помідори      

            6,3—6,7

Картопля       сильна            5,0—5,5          Озима пшениця       

            6,3—7,5

Тимофіївка    

            5,0—7,5          Огірки

            6,4—7,0

Овес  

            5,0—7,7          Цибуля          

            6,4—7,9

Льон  

            5,5—6,5          Соя     слабка 6,5—7,1

Морква          

            5,5—7,0          Капуста         

            6,5—7,4

Озиме жито  

            5,5—7,5          Мак    

            6,8—7,2

Просо

            5,5—7,5          Ячмінь           

            6,8—7,5

Вика   

            5,7—6,4          Райграс         

            6,8-7,5

Кукурудза       середня          6,0—7,0          Цукрові буряки         

            7,0—7,5

Соняшник     

            6,0—6,8          Люцерна       

            7,0—8,0

Цикорій         

            6,0—6,5          Коноплі         

            7,1—7,4

Конюшина    

            6,0—7,0                    

           

Горох 

            6,0—7,0                                

Для цього необхідне: систематичне проведення об’єктивної діагно-стики потреб кислих ґрунтів у хімічній меліорації в масштабах країни, регіону, області, району, господарства, приділяючи особливу увагу ге-нетичним властивостям ґрунтів; використання місцевих кальцієвміс-них ресурсів; освоєння локальної технології меліорації ґрунтів; дотри-мання нормативів співвідношення між органічними і мінеральними добривами; застосування фізіологічно нейтральних мінеральних доб-рив; запобігання вторинному підкисленню ґрунтів шляхом збагачення кальцієм органічних і мінеральних добрив; збільшення площ посіву бобових культур з метою накопичення білкових сполук зі слаболуж-ними властивостями, що сприяє нейтралізації кислотного середовища ґрунтів; розширення посівних площ під сільськогосподарські культу-ри, що адаптовані до кислого середовища; у перспективі не виключено

і розширення посівів кальцієвмісних сільськогосподарських культур на кислих Грунтах за умови одержання нових сортів, здатних давати високий урожай і адаптованих до кислого ґрунтового середовища.

На порядку денному гостро стоїть питання реструктуризації захо-дів щодо меліорації та використання кислих Грунтів України. Незначні площі дуже кислих Грунтів доцільно вилучити з орного фонду земель і трансформувати їх під пасовища, заощаджуючи при цьому ресурси.

Таким чином, сучасна концепція хімічної меліорації ґрунтів являє собою комплекс енерго- і ресурсозберігаючих засобів регулювання кислотно-лужного середовища, екологічна та економічна ефективність яких сягає високих рівнів і забезпечує сталий соціально-економічний розвиток регіонів поширення кислих Грунтів.

Нова концепція хімічної меліорації вимагає вирішення таких питань: створення спеціальної техніки для локального внесення меліоранту ком-плексної дії; поліпшення техніки заготівлі місцевих вапнякових матеріа-лів і досягнення їх подрібненням високої дисперсності меліоранта; ство-рення нових сортів сільськогосподарських рослин, адаптованих до кислого середовища Грунту і токсичного алюмінію, запровадження фіто-біологічних засобів меліорації (багаторічні трави, сидерати тощо).

Реалізація концепції в масштабі України дозволить: зберегти від подальшої деградації (вторинного підкислення і алюмінізації) кислі Грунти та підвищити їх родючість; заощадити державні кошти за раху-нок впровадження ресурсозберігаючих технологій; одержувати сталі високі врожаї сільськогосподарських культур на кислих Грунтах; ство-рити додаткові робочі місця у зв'язку з налагодженням виробництва нової меліоративної техніки, освоєнням місцевих родовищ вапнякових матеріалів та інших кальцієвмісних сировинних ресурсів.

Окремо стоїть питання щодо розрахунків доз і норм вапнякових доб-рив для меліорації кислих ґрунтів у разі запровадження технології лока-льної меліорації. Для визначення потреби ґрунтів у вапнуванні треба ви-ходити не тільки із показників кислотності, а передусім враховувати характер розвитку Грунтоутворювального процесу. Визначення нормати-вів вапняних добрив для меліорації кислих ґрунтів за новою ресурсозбері-гаючою технологією проводиться на основі параметрів вихідного кальці-єво-водневого потенціалу і величини зрушення, потрібної для доведення його до заданого (оптимального) рівня. Така методика повністю відкидає розрахунок потреб у вапнуванні за гідролітичною кислотністю на весь об'єм орного шару як теоретично необґрунтований. 3 метою підвищення післядії ресурсозберігаючої технології (перш за все на ґрунтах Полісся грубої гранулометрії) дуже важливо замість вапна до комплексного мелі-оранту включати карбонатну лесову породу як споріднену з високим по-тенційним запасом кальцієвих, калієвих та інших мінеральних сполук, у тому числі з багатим мікроелементним складом (Трускавецький Р.С, Цап-ко Ю.Л., 2000).