Альтернативний пiдхiд до технологiї вапнування

480
Альтернативний пiдхiд до технологiї вапнування

Світова практика землеробства і дані дослідних установ свідчать, що кожна тонна вапняного добрива дає на сильно- і середньокислих ґрунтах за весь час своєї дії (близько 10 років) приблизно 10 ц додаткового врожаю в перерахунку на зерно. Разом з тим, традиційна технологія хімічної меліорації в умовах ринкової економіки досить енерговитратна. Тому на сьогодні потрібні принципово нові підходи до вирішення проблеми хімічної меліорації кислих ґрунтів з обов’язковим переходом на ресурсозберігаючі технології.

КИСЛОТНІСТЬ ҐРУНТОВОГО РОЗЧИНУ

У зоні західного Лісостепу України близько 40% площі орних земель займають сірі та ясно­сірі опідзолені ґрунти з низьким вмістом гумусу і несприятливими фізико­хімічними властивостями, серед яких на особливу увагу заслуговує надмірна і легковідновлювана кислотність.

Як правило, поширення кислих (ненасичених) ґрунтів спостерігається на територіях, де кількість опадів перевищує сумарне випаровування, тобто територіях із промивним або періодично промивним типом водного режиму. Потенціал родючості кислих ґрунтів, як правило, низький, а успішне ведення землеробства гальмує ціла низка несприятливих властивостей і процесів, до яких слід віднести диференційованість ґрунтового профілю, надто укорочений гумусовий горизонт, бідність на органо­мінеральний колоїдний комплекс, низький рівень біогенності та мікробіологічної активності.

На сьогодні більшість вчених стоять на позиціях водневої теорії походження ґрунтової кислотності, згідно з якою іони водню перебувають в обмінному стані у вбирному комплексі ґрунту (ВКГ). Утворення рухомого алюмінію розглядається як вторинний процес, а його поява у ВКГ пов’язана з високою кислотністю ґрунту, зумовленою воднем. На позиціях водневої теорії походження ґрунтової кислотності стояли Д. М. Прянишніков, К. К. Гедройц, О. Н. Соколовський.

Кисла реакція ґрунтового розчину гальмує поглинання катіонів кальцію, магнію, амонію, руйнує ґрунтові колоїди, підвищує дисперсність і рухомість гумусу. У кислих ґрунтах ослаблена або припинена фіксація азоту повітря, приглушені процеси амоніфікації та нітрифікації, різко погіршуються умови азотного живлення, а доступні форми фосфору утворюють нерозчинні й малодоступні для рослин фосфати алюмінію та заліза.

Висока концентрація водневих іонів Н+ у 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, зокрема Аl, Мn, Sr та Fе, що супроводжується підвищеною концентрацією рухомих форм названих елементів. Катіони водню і цих металів, активно взаємодіючи із вбирним комплексом, витісняють з нього іони Са2+, Mg2+, К+. Це призводить до утворення ґрунтів із не насиченими основами. Як правило, такі ґрунти характеризуються і несприятливими агрофізичними властивостями, зокрема, безструктурністю, злитістю, низькою аерацією та фільтрацією.

Як показали дослідження Інституту сільського господарства Карпатського регіону НААН України, сорокарічне використання ясно­сірого лісового поверхнево оглеєного ґрунту без добрив супроводжується зростанням вмісту сполук рухомої міді у верхніх шарах ґрунту до 3,26–3,49 мг/кг ґрунту, що перевищує ГДК на 0,26–0,49 мг/кг. За довготривалого внесення подвійної дози мінеральних добрив вміст сполук рухомої міді підвищився до 5,62–5,77 мг/кг ґрунту. Внесення високих доз мінеральних добрив на фоні вапнування в умовах ясно­сірого лісового ґрунту, підвищуючи рН(KCl) до 5,2–5,4, знижує вміст сполук рухомої міді до 2,65–2,70 мг/кг ґрунту. Це свідчить про те, що інтенсивне мінеральне удобрення кислого сірого лісового ґрунту з низьким вмістом гумусу, а також використання його без добрив є екологічно небезпечним, адже мідь у високих концентраціях може проявити токсичну дію, яка, за даними вчених, вдвічі сильніша, ніж дія цинку.

Кислотність – величина досить динамічна, зміщення показників у бік нейтралізації є тимчасовим, через 4–5 років після вапнування ґрунт знову повертається до вихідного рівня, який йому генетично притаманний.

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 у пригніченні розвитку кореневої системи культурних рослин, порушенні обміну речовин, внаслідок чого різко зменшується кількість білків і послаблюється процес утворення генеративних органів. За даними наукових установ, особливо чутливі до сполук рухомого алюмінію цукрові та столові буряки, люцерна, конюшина червона, озима і яра пшениця, ячмінь, гречка, горох, квасоля, льон; середньостійкі – люпин, кукурудза, просо; стійкі – овес і тимофіївка.

Рухомий алюміній з’являється у разі дуже низьких значень рН ґрунтового розчину (до 5,0). Слід зазначити, що природа алюмінієвої токсичності ще слабо вивчена.

Нераціональне застосування добрив, меліорантів, засобів захисту рослин і порушення сівозмін також негативно впливають на кислотно­основний стан ґрунтового покриву. Процес підкислення ґрунтів в останні роки спостерігається навіть в умовах значного зменшення застосування мінеральних добрив. Головною причиною такого підкислення є різке зниження обсягів застосування гною.

ПІДВИЩЕННЯ ПРОДУКТИВНОСТІ КИСЛИХ ҐРУНТІВ

За ступенем кислотності ґрунти поділяються на відповідні класи – від дуже сильно кислих до нейтральних залежно від показників рН (табл. 1). Негативний вплив підвищеної кислотності найбільшою мірою проявляється на бідних за природною родючістю сірих лісових ґрунтах з низьким вмістом гумусу, азоту та доступних для рослин форм фосфору, калію, кальцію. Ефективність застосування добрив на таких ґрунтах дуже низька.

Таблиця 1. Класи кислотності ґрунтів залежно від показника рНВстановлено, що за оптимальних умов окупність 1 кг діючої речовини NРК становить приблизно 10 кг зерна, а на сильнокислих – не більше ніж 4 кг. У культурі інтенсивного землеробства ці ґрунти піддаються вторинному підкисленню і декальцинації під впливом застосування мінеральних добрив, випадання кислих дощів, порушення структури сівозміни (висока насиченість культурами, що виносять з урожаєм значну кількість кальцію і призводить до декальцинації ґрунту). Єдиним шляхом оптимізації кислотно­основного режиму та отримання високих і сталих врожаїв сільськогосподарських культур є їх хімічна меліорація (вапнування), внесення органічних і мінеральних добрив.

Встановлено, що за оптимальних умов окупність 1 кг діючої речовини NРК становить приблизно 10 кг зерна, а на сильно кислих ґрунтах – не більше ніж 4 кг

Головне значення вапна для родючості ґрунту полягає в тому, що воно є джерелом увібраного кальцію, який запобігає втратам найціннішої частки ґрунту – гумусу, тому і є, так би мовити, «сторожем» його родючості. Ґрунт збіднюється на кальцій внаслідок виносу його рослинами як поживної речовини і вимивання у ґрунтові води. Зернові колосові культури з урожаєм всього лише 20–25 ц/га виносять понад 10 кг СаО, кукурудза і гречка – вдвічі більше, а бобові – набагато більше. Однак головною причиною збіднення ґрунту на кальцій є вимивання його в підґрунтові води. У вологих районах навіть при рівні середньорічного удобрення гноєм 8–10 т/га не можна запобігти втратам кальцію з ґрунту і підвищенню його кислотності. Вимивання кальцію у ґрунтах з низькою природною родючістю – це об’єктивний природний процес, якому необхідно протиставити штучне збагачення ґрунту кальцієм шляхом внесення вапняних добрив. Без цього будуть приречені на невдачу всі спроби покращити ситуацію збільшенням застосування гною і мінеральних добрив.

Головне значення вапна для родючості ґрунту полягає в тому, що воно є джерелом увібраного кальцію, який запобігає втратам найціннішої частки ґрунту – гумусу
Головне значення вапна для родючості ґрунту полягає в тому, що воно є джерелом увібраного кальцію, який запобігає втратам найціннішої частки ґрунту – гумусу

При внесенні вапна кількість доступного для рослин фосфору значно збільшується як за рахунок вивільнення його з органічних речовин ґрунту, так і внаслідок витіснення кальцієм заліза й алюмінію з важкорозчинних фосфатів і утворення фосфатів кальцію, доступність яких для рослин вища.

Дані тривалого стаціонарного досліду Інституту сільського господарства Карпатського регіону НААНУ з вивчення ефективності вапнування кислих ясно­сірих лісових поверхнево оглеєних ґрунтів Лісостепу західного, проведеного раз за ротацію семипільної сівозміни, свідчать про такі середні прирости врожаю, ц/га:

  • пшениця озима після конюшини – 8,0–10,5;
  • пшениця озима після кукурудзи – 5,2–6,5;
  • ячмінь ярий – 4,0–5,0;
  • кукурудза на силос – 50–60;
  • буряки цукрові – 50–80;
  • конюшина лучна – 15–30.

Вапнування кислих ґрунтів значно підвищує ефективність органічних і мінеральних добрив, особливо фізіологічно кислих. Так, за даними Інституту СГКР НААНУ, середньорічна продуктивність сівозміни на ясно­сірих лісових ґрунтах за ротацію без внесення добрив становить 15,7 ц/га, при внесенні однієї норми вапна за гідролітичною кислотністю – 26,2 ц/га, ця ж норма вапна + 10 т/га сівозмінної площі гною забезпечила 51,0 ц/га, а одна норма вапна + 10 т/га гною + 1,5 норми мінеральних добрив – 75,4 ц/га зернових одиниць.

Таблиця 2. Стійкість сільськогосподарських культур до кислотності ґрунтуОсновні польові культури за стійкістю до кислотності ґрунту та реакцією на внесення вапняних добрив можна поділити на групи, представлені у табл. 2.

Водночас при обмежених фінансових можливостях для усунення так званого вторинного підкислення ґрунтів фізіологічно та хімічно кислі добрива слід нейтралізувати вапном (табл. 3).

Таблиця 3. Дози вапна для нейтралізації підкислювальної дії азотних добривПри внесенні суперфосфату та хлористого калію використовують відповідно 0,1 і 0,2 ц вапна на 1 ц кожного з названих добрив. На середньо­ та слабокислих ґрунтах вапнування слід проводити за так званою підтримуючою технологією. Вона передбачає застосування малих доз вапна для нейтралізації вторинної кислотності, що виникає внаслідок застосування фізіологічно кислих добрив і випадання кислотних атмосферних опадів.

До прийомів зниження енергозатрат при вапнуванні кислих ґрунтів слід віднести правильний вибір доз і способів внесення вапнякових добрив. Залежно від чутливості сільськогосподарських культур до кислотності вибирають строки та форми внесення вапняних добрив. Для культур, особливо чутливих до підвищеної кислотності, найбільш ефективно проводити вапнування під зяблеву оранку або перед лущенням стерні.

На досить зв’язаних ґрунтах, особливо в зерново­бурякових сівозмінах, норми вапна доцільно збільшувати на 20–25%, а на піщаних і супіщаних ґрунтах, зокрема, в картопляно­льонарських сіво­змінах – зменшувати на 20–50%. У сівозмінах із житом, картоплею, вівсом на легких ґрунтах недоцільно доводити рН ґрунту до позначки вище 5,5–6,0, а в сівозмінах із чутливими до кислотності буряками, ячменем, люцерною, ріпаком, озимою пшеницею слід намагатися довести реакцію ґрунту до 6,5.

У проведених дослідженнях Інституту сільського господарства Карпатського регіону HAAHУ на ясно­сірих лісових поверхнево оглеєних ґрунтах вапнування ґрунту при вирощуванні культур без добрив сприяло зниженню гідролітичної кислотності в період найбільшої активності вапна – кінець V ротації до 2,2 мг­екв/100 г ґрунту, вміст сполук рухомого алюмінію знизився до 0,39 мг/100 г ґрунту, показник рНKCl зріс до 5,3 проти 4,1 без вапнування. На кінець VI ротації (11­й рік післядії вапна) гідролітична кислотність становила 2,22 мг­екв/100 г ґрунту, вміст сполук рухомого алюмінію 0,53 мг/100 г ґрунту, рНKCl – 5,09. На 15­й рік післядії (кінець VII ротації) гідролітична кислотність зросла до 3,06 мг­екв/100 г ґрунту, показник рНKCl знизився до 4,8, а вміст сполук рухомого алюмінію становив 1,03 мг/100 г ґрунту. Отже, на ясно­сірих лісових поверхнево оглеєних ґрунтах меліоративний ефект від вапнування максимально проявляється перших сім років.

Нейтралізуюча здатність вапна перебуває у тісній залежності не тільки від величини і ступеня кислотності ґрунту, інших його властивостей, а й від системи удобрення культур. Залежно від хімічного складу, добрива по­різному впливають на кислотність та інші властивості ґрунтового розчину і вбирний комплекс ґрунту. Вміст у 1 т гною великої рогатої худоби 4,5–5,0% СаО позитивно впливає на властивості кислих ґрунтів. Внесення 10 т/га гною за ротацію сівозміни спричинило зниження сполук рухомого алюмінію на кінець VII ротації до 1,45 мг/100 г ґрунту, гідролітичної кислотності – до 3,55 мг­екв/100 г ґрунту, показник рНKCl становив 4,7. Ця ж норма гною на фоні післядії 15­го року періодичного вапнування 1 н СаСО3 за г.к. знизила вміст сполук рухомого алюмінію до 0,09 мг/100 г ґрунту, гідролітичну кислотність – до 2,89 мг­екв/100 г ґрунту, показник рНKCl зріс до 5,0 проти відповідних показників контролю без добрив: 5,38 мг/100 г ґрунту, 4,48 мг­екв/100 г ґрунту і 4,3 – показник рНKCl.

За органо­мінеральної системи удобрення вапно впливало на гідролітичну кислотність за ротаціями у такій динаміці: 2,2 (кінець V), 2,33 (кінець VІ) і 3,28 мг­екв/100 г ґрунту (кінець VІІ); показник рНKCl 5,6 (кінець V), 5,34 (кінець VІ) і 4,9 (кінець VІІ); вміст сполук рухомого алюмінію 0,37 (кінець V), 0,46 (кінець VІ) і 0,95 мг/100 г ґрунту (кінець VІІ). Наведені дані свідчать про високу ефективність поєднання в сівозміні мінеральних і органічних добрив, які створюють на фоні вапнування найкращі умови для виявлення позитивного ефекту кожним із компонентів системи.

Внесення на ясно­сірому лісовому поверхнево оглеєному ґрунті одних лише мінеральних добрив виявляється неефективним. Показник рНKCl знижується до 3,9–4,1, гідролітична кислотність зростає до 5,62–6,4 мг­екв/100 г ґрунту, вміст сполук рухомого алюмінію – до 13,2 мг/100 г ґрунту. Таким чином, аналіз динаміки гідролітичної кислотності та сполук рухомого алюмінію залежно від вапнування за різних систем удобрення сільськогосподарських культур засвідчує регулювальну та відновлювальну роль хімічної меліорації у відтворенні родючості ґрунтів, яка не може бути замінена іншими заходами.

Тривале застосування органо­мінеральної системи удобрення на фоні вапнування сприяє більш швидкому поліпшенню ясно­сірого лісового поверхнево оглеєного ґрунту, своєрідною діагностичною ознакою чого є покращення якісного складу гумусу. Так, за рахунок підвищення вмісту гумінових кислот при такій системі удобрення співвідношення їх із фульвокислотами збільшилось до 0,84 проти 0,48 у конт­ролі без добрив. Водночас знижується вміст рухомих форм органічної речовини за рахунок поглиблення гуміфікації й утворення більш стійких сполук гумусу.

Органо­мінеральна система удобрення на фоні вапнування підвищує вміст гумусу на кінець VII ротації до 1,88% проти 1,42% контролю без добрив. Вміст легкодоступних фосфатів зріс за цих умов до 133, обмінного калію – до 76 проти відповідно 35 і 48 мг/кг ґрунту контролю без добрив.

Тривале внесення самих лише мінеральних добрив супроводжується погіршенням якісного складу гумусу, подальшою його фульватизацією та зниженням співвідношення Сгк : Сфк до 0,41 за рахунок підвищення вмісту вуглецю фульвокислот до 0,63%. Оскільки фульвокислоти характеризуються більшою рухомістю та здатністю утворювати з залізом, алюмінієм, марганцем комплексні сполуки, токсичні для рослин, що характерно для поверхнево перезволожених та підзолистих ґрунтів, то в цьому випадку ми можемо констатувати суттєве погіршення якості гумусу, що веде до втрати структури та деградації ґрунту.

Довготривале сумісне внесення 10 т/га сівозмінної площі гною, половинної дози мінеральних добрив і 1 н за г.к. вапна сприяє підвищенню вмісту гумусу до 1,99% проти 1,49% на контролі без добрив з одночасним покращанням його якісного складу і розширенням співвідношення Сгк : Сфк до 0,81, що свідчить про зростання окультурюваності ґрунту.

Періодичне вапнування, а також одночасне внесення гною і мінеральних добрив на фоні вапнування, підвищуючи загальну біологічну активність ясно­сірого лісового поверхнево оглеєного ґрунту, створюють сприятливі умови як для гумусонагромадження, так і для покращання живлення рослин. В підсумку суттєво зростає врожайність сільськогосподарських культур і продуктивність сівозміни (табл. 4).

Таблиця 4. Врожайність сільськогосподарських культур (ц/га) і продуктивність сівозміни залежно від удобрення та післядії вапнування

АЛЬТЕРНАТИВА ІСНУЄ

В останні роки спостерігається тенденція до збільшення обсягів внесення вапнякових меліорантів на кислих ґрунтах. Проте сам підхід до окультурювання та підвищення родючості кислих ґрунтів потребує істотних змін як у методології, так і в технології.

Акцент у вирішенні проблеми агроекології кислих ґрунтів на сучасному етапі слід поставити на необхідності суттєвого зменшення матеріально­енергетичних витрат порівняно з передбаченим застарілими технологічними прийомами, не допускаючи еколого­економічної шкоди при вирощуванні сільськогосподарських культур.

Технологія корінної меліорації, при якій доза СаСО3 розраховується за гідролітичною кислотністю, можлива тільки на сильно забруднених ґрунтах, а також за наявності в господарстві ґрунтів із сильно­ та дуже сильнокислою реакцією. При цьому слід звернути увагу не тільки на вихідний рівень кислотності, а й на здатність ґрунту протидіяти вторинному підкисленню, тобто на їх рН­буферність. Стійкість до підкислення є важливою екологічною характеристикою ґрунту, і саме ця стійкість визначає вірогідність виникнення небезпечних явищ на кислих ґрунтах: надмірне накопичення NО3 та його вимивання, емісія СО2 з ґрунту, надмірна мінералізація органічної речовини.

Традиційна технологія хімічної меліорації кислих ґрунтів, при якій доза СаСО3 розраховується за гідролітичною кислотністю, передбачає внесення вапняних меліорантів (4–7 тонни вапна на 4–5 років) врозкид по поверхні ґрунту з подальшим заорюванням. Як правило, внесення меліорантів здійснювалось у два і більше проходів сільськогосподарської техніки, що робило цей агрозахід економічно невигідним. Суцільна хімічна меліорація всього орного шару призводила до значних втрат вапна, які сягали щорічно 500 кг/га, і, відповідно, до забруднення довкілля. Крім цього, передбачалося щороку вносити на 1 га сівозмінної площі 14–16 т органічних добрив та N90Р60К120 за діючою речовиною на всю орну масу ґрунту.

Ця технологія відтворення родючості кислих ґрунтів призводить до низькоефективного використання дефіцитних і дорогих удобрювальних ресурсів, можливого забруднення та значних енергетичних і матеріальних витрат.

При проведенні «компенсуючої», або підтримувальної меліорації внесенням відносно високих доз вапна нейтралізують рН ґрунту до заданого рівня.

Другий етап передбачає проведення безпосередньо заходів із підтримувального вапнування, при цьому дози вапна порівняно із традиційною технологією зменшуються у кілька разів. При щорічному внесенні невисоких доз вапна відбувається стабілізація рН ґрунту на досягнутому рівні. Цю технологію доцільно застосовувати як для запобігання вторинному підкисленню, викликаному внесенням мінеральних добрив, так і з метою заощадження коштів (табл. 5).

Таблиця 5. Дози CАCО3 залежно від рН(КСl) та гранулометричного складу ґрунту (чисельник – традиційна технологія, знаменник –«підтримуюча»)Важливим ланцюгом ресурсозбереження є фітомеліорація. Вона базується на включенні і розташуванні у сівозміні рослин­кальцієфілів, толерантних до підвищеної кислотності ґрунтового розчину. До культур, що вирощуються на кислих ґрунтах, належать люпин, серадела, картопля, овес, льон, морква, жито озиме, просо та інші культури, які за своїми фізіологічними особливостями адаптовані до підвищеної кислотності ґрунтового розчину.

На сірих лісових ґрунтах та чорноземах опідзолених з близьким заляганням лесів у систему чергування культур обов’язково включають такі фітомеліоранти, як конюшина, люцерна, люпин, які здатні поліпшувати кислотно­лужну рівновагу за рахунок «перекачування» кальцію з нижніх шарів ґрунту у верхні. Під впливом вирощування адаптивних до ґрунтового середовища культур в поєднанні з «компенсуючою» хімічною меліорацією, системою удобрення та структурою сівозмін, поступово покращуються фізико­хімічні властивості ґрунту та зростає продуктивність землеробства.

ЛОКАЛЬНА МЕЛІОРАЦІЯ

В сучасних умовах потрібні принципово нові підходи до вирішення проблеми меліорації кислих ґрунтів з обов’язковим переходом на ресурсозберігаючі технології.

Базуючись на світовому та вітчизняному досвіді, в Інституті ґрунтознавства та агрохімії імені О. Н. Соколовського розроблено ресурсо­ та енергозберігаючу технологію локальної меліорації кислих ґрунтів, або технологію «комфортних ґрунтових осередків».

Технологія локальної меліорації не передбачає кардинальної зміни кислотно­основної природи ґрунту. Суть цієї технології полягає в тому, що шляхом підбору адаптованих до кислого середовища сільськогосподарських культур, локального застосування органо­мінеральних добрив комплексної дії та формування висококомфортних для розвитку кореневої системи рослин осередків у кореневмісному шарі ґрунту усувається потреба у здійсненні дорогої хімічної меліорації за традиційною технологією, що передбачає надто високі нормативи внесення вапна. Внаслідок застосування технології локальної меліорації кислих ґрунтів у кореневмісному шарі ґрунту створюються гетерогенні за фізіологічними потребами рослин мікрозони щодо реакції ґрунту, трофності, вологості, теплоємності тощо. Коренева система рослин залежно від їх біології сама знаходить найбільш комфортну для себе екологічну нішу в ґрунтовому середовищі. Завдяки цій технології витрати енергетичних і матеріальних ресурсів на меліорацію кислих ґрунтів зменшуються у 3–4 рази.

Згідно з цією технологією, меліорується (окультурюється) не вся орна маса ґрунту, а тільки її невелика частка на межі орного і підорного шарів. Саме тут створюються локальні висококомфортні для розвитку кореневої системи стрічки (осередки) діаметром 7–10 см з міжстрічковою відстанню 35 см. Формування високородючих ґрунтових стрічок здійснюється за допомогою спеціально заготовленого органомінерального комплексного добрива (ОМКД), яке має високі адсорбційно­десорбційні та буферні характеристики. Воно компонується з добре гуміфікованих органічних матеріалів (перегною, торфу, сапропелю, вермикомпосту тощо), до яких вносять мінеральні добрива (аміачну селітру, сульфат амонію, вуглеамонійні солі (ВАС), суперфосфат, фосфоритне борошно, калімагнезію тощо) та меліоруючі добавки (вапно, лесову породу, дефекат, гіпс, фосфогіпс тощо).

При створенні ОМКД враховують агрохімічні й агрофізичні властивості конкретного ґрунту та особливості вирощування сільськогосподарських культур. У невеликому обсязі оброблюваного ґрунту створюють найбільш сприятливі умови для розвитку рослин. Локальне внесення ОМКД належить до основного внесення, а локально меліорований ґрунт є фоном, на тлі якого здійснюються всі інші технологічні операції. Технологія локальної меліорації не виключає при тому припосівного внесення добрив під час сівби або садіння певної культури, що сприяє поліпшенню живлення рослин у початковий період їх росту та розвитку.

Проведені дослідження на дерново­підзолистих супіщаних ґрунтах Полісся продемонструвати високу ефективність технології локальної меліорації, екологічні та економічні переваги якої перед традиційною технологією дуже високі. При цьому вимивання кальцію, елементів живлення рослин та органіки з лізиметричними водами зменшувалося на 35–45% порівняно із традиційною технологією.

РОЗРАХУНОК ВИТРАТ МЕЛІОРАНТУ ЗА pН-БУФЕРНІСТЮ

Розрахунок кількості меліоранту за гідролітичною кислотністю призводить до перевапнування ґрунтів, внаслідок чого різко погіршуються їх фізико­хімічні властивості, знижується засвоєння поживних речовин. Зайва витрата вапнякових матеріалів призводить до погіршення екологічної рівноваги навколишнього середовища. Крім цього, цей метод не враховує повністю основних властивостей ґрунтів, що значно впливають на їх потребу в вапні (вміст гумусу, гранулометричний склад, вміст обмінних основ). У розроблених раніше рекомендаціях пропонувалося вносити на слабокислих ґрунтах 3–4 т вапна на 1 га, на середньокислих – 5–6 т/га. Така традиційна технологія хімічної меліорації кислих ґрунтів, яку застосовували ізольовано від загальної системи відтворення їх родючості, є нерентабельною і енерговитратною.

За сучасних умов потрібні принципово нові підходи до вирішення проблеми меліорації кислих ґрунтів з обов’язковим переходом на ресурсозберігаючі технології.

Розрахунок витрат меліорантів за рН­буферністю позбавлений багатьох недоліків. Основними чинниками, що впливають на рН­буферність ґрунту і відповідно підвищують його стійкість до негативного впливу антропогенних навантажень, є стан вбирного комплексу, зокрема, насиченість ґрунту обмінним кальцієм і магнієм. Значний вплив на встановлення кислотно­лужної рівноваги має алюміній, що домінує у складі кислого ґрунту.

Метод встановлення доз вапна за рН­буферністю дає змогу врахувати особливості реакції ґрунту всіх сільськогосподарських культур, які вирощують у сівозміні, а відтак – їх вимоги щодо актуальної кислотності. рН­буферність ґрунту може бути визначена за методикою, запропонованою Інститутом ґрунтознавства та агрохімії ім. О. Н. Соколовського. Зазначений метод базується на вимірюванні зміни рН ґрунтової суспензії внаслідок додавання серії зростаючих доз кислоти та лугу.

Рис 1. Крива рН-буферності ясно-сірого лісового ґрунту та оптимальна норма вапна
Рис 1. Крива рН-буферності ясно-сірого лісового ґрунту та оптимальна норма вапна

Одержана крива рН­буферності є основою для нормативного прогнозування потреб хімічної меліорації. Буферність ґрунту розглядається відносно субстрату порівняння, наприклад, кварцового піску. Графіки залежності для кварцового піску і ясно­сірого опідзоленого ґрунту подано на рис. 1.

В умовах кислих ґрунтів криву рН­буферності (лужне крило) можна використовувати для розрахунку норм витрат вапнякових матеріалів для нейтралізації надлишкової кислотності, тобто, якщо взяти за основу оптимальне значення рН (водне) для кожної конкретної культури, то за допомогою графіка кривих рН­буферності встановлюємо кількість Са(ОН)2, яка потрібна для досягнення заданого рН в умовах певного типу ґрунту (табл. 6).

Таблиця 6. Оптимальна реакція ґрунтовогорозчину для сільськогосподарських рослинТак, наприклад, за таблицею відносної стійкості культурних рослин до низьких значень рН знаходимо, що для кукурудзи верхня межа оптимуму рН становить 7,0. Тоді, згідно із кривою рН­буферності ясно­сірого лісового ґрунту, для доведення рН певного типу ґрунту до бажаного значення потрібна кількість Са(ОН)2 становить 2 мг­екв на 100 г ґрунту, що у фізичній вазі дорівнює 3 т СаСО3 на 1 га.

Таким чином, використовуючи криву рН­буферної здатності ясно­сірого лісового ґрунту для встановлення норми вапна на зрушення актуальної кислотності, маємо можливість розрахувати оптимальну межу вапнякового навантаження на ґрунт, що не завдаватиме шкоди ґрунтовому розчину, природному розвитку ґрунтових процесів і довкіллю. Це сприятиме підвищенню врожаїв сільськогосподарських культур на кислих ґрунтах й позитивно позначиться на якості рослинницької продукції.

Для перерахунку потреби СаСО3 на 1 га ріллі потрібно визначитися, який спосіб внесення вапна передбачається: розкидний під оранку або культивацію чи локальний за технологією локального окультурення. За матричною таблицею визначаємо, що за звичайною технологією хімічної меліорації внесене вапно перемішується приблизно з 3000 т ґрунту на кожному гектарі, для досягнення межі оптимального значення рН при вирощуванні кукурудзи потреба у вапні становить 3000 кг/га. Якщо меліорант вноситься не в орний шар (0–25 см), а, наприклад, під культивацію (0–12 см), то нормативи його зменшуються відповідно вдвічі, а це становитиме 1500 кг/га.

ВИСНОВКИ

Таким чином, для підвищення ефективності ведення сільськогосподарського виробництва на кислих ґрунтах, зростання його екологічної стійкості, забезпечення отримання конкурентоспроможної продукції необхідно насамперед провести заходи щодо зниження кислотності ґрунтового розчину шляхом внесення науково обґрунтованих доз вапнякових добрив, розрахованих за традиційною або ресурсозберігаючою (підтримувальною, локальною) технологією відповідно до потреби сільськогосподарських культур.

МІСЦЕВІ ВАПНЯНІ ДОБРИВА

Сиромелений вапняк (вапнякове борошно) містить 75–100% карбонатів кальцію і магнію (в перерахунку на СаСО3), серед яких різко переважає вуглекислий кальцій. На вуглекислий магній припадає менше ніж 10%. Важкорозчинне, повільнодіюче добриво. Його розчинність, а отже, і здатність нейтралізувати ґрунтову кислотність значною мірою залежить від тонини помолу. Найбільш ефективне вапнякове борошно з тониною помелу до 0,2 мм. Потрібно запобігати зволоженню вапнякового борошна атмосферними опадами, оскільки при підвищеній вологості (понад 80%) воно збивається в грудочки, а відтак зменшується його сипучість. За стандартом вапнякове борошно має містити мінімум 85% карбонатів з вологістю не більше ніж 12%.

Гашене вапно (пушонка) – гідрат оксиду кальцію, розчинність якого набагато більша, ніж вуглекислого кальцію. Тому й нейтралізуюча дія його на ґрунтову кислотність у перший рік внесення порівняно з іншими вапняними добривами найсильніша. В наступні роки (3–4) ефективність обох форм стає однаковою. Гашене вапно застосовують головним чином на зв’язаних суглинкових і глинистих ґрунтах.

Вапнякові відходи Роздільського гірничо-хімічного комбінату – дешеве та ефективне вапняне добриво. Це продукт переробки сірковмісних вапняків, так звані флотаційні хвости виробництва сірчаної кислоти. Багаторічними дослідженнями, проведеними на ясно-сірому лісовому ґрунті з вихідним рН 3,9–4,3, встановлено, що використання як хімічних меліорантів дешевих вапняково-сірчаних відходів Роздільського ДГХО «Сірка» (81% СаСО3) за ефективністю не поступається вапняковому борошну.

Періодичне (раз у сім років) внесення вапняково-сірчаних відходів з розрахунку однієї норми СаСО3 (за гідролітичною кислотністю) за умови систематичного внесення на гектар сівозмінної площі N81P77K90 та 10 т гною стабілізувало кислотність ясно-сірого лісового ґрунту на рівні рН 5,4–5,5, зменшило вміст рухомого алюмінію до 0,23–0,26 мг/100 г ґрунту. На абсолютному контролі ці показники становили відповідно 4,1 та 7,2 мг/100 г ґрунту. Продуктивність сівозміни підвищилася до 40,7 ц/га зернових одиниць проти 40,9 ц/га при внесенні вапнякового борошна (на абсолютному контролі 14,2 ц/га з.о.). При цьому прирости врожаїв відповідно становили: картоплі – 76,0, ячменю ярого – 18,1, зеленої маси конюшини – 33,9, пшениці озимої після конюшини – 31,5, буряків цукрових – 224, кукурудзи на силос – 199, пшениці озимої після кукурудзи – 17,3 ц/га. Вартість відходів у 2,5 разу нижча, ніж вапнякового борошна, енергозатрати окупаються в 3,2 разу. Недолік цього добрива – підвищена, а часто й надмірно висока вологість.

Дефекат – дефекаційні відходи цукрових заводів. Сухий дефекат містить 60–70% СаСО3 з невеликою домішкою гашеного вапна, 0,5–0,7% азоту, 0,5–1,0% фосфорної кислоти, 0,4–0,7% оксиду калію та 10–15% органічних речовин. Ефективність дефекату вища, ніж вапнякового борошна, що зумовлюється його корисними для рослин домішками. Вносити в ґрунт потрібно лише сухий дефекат, пересіявши його перед цим крізь грохот з отворами 3–5 мм. Вологий дефекат утворює грудочки і погано розсівається.

Г. М. Седіло, д-р с.-г. наук, А. Й. Габриєль, О. Й. Качмар, Ю. М. Оліфір, кандидати с.-г. наук, Iнститут сільського господарства Карпатського регіону НААНУ

Опубліковано в журналі “Агроном”, 2019