Оптимальная кислотность как статус здоровья почв

Очевидно, что  здоровая почва – почва, в которой   поддерживаются   оптимальные значения рН для выращиваемых культур. Сегодня предлагаю поговорить о оптимальных рН для различных сельскохозяйственных культур. Но прежде всего давайте рассмотрим механизмы вредоносности кислотности.

Механизм вреда для растений  от кислотности

В условиях кислой реакции концентрация ряда химических элементов, прежде всего Al и Mn, может достигать уровня, токсичного для многих растений. Повышенная концентрация Al препятствует правильному развитию корневых систем, особенно в фазе проростков, угнетает реакцию фосфорилирования, снижает поступление в растения Ca, Mg, K, P, Fe, тормозит реакции репликации нуклеиновых кислот вследствие образования прочных комплексов Al с этими кислотами, уменьшает потребление воды растениями.

Под влиянием высокой концентрации Al ухудшается качество растительной продукции – снижается содержание крахмала в картофеле, сахара в сахарной свекле, белка в бобовых культурах, подавляется образование хлорофилла. В целом в растительной продукции уменьшается содержание моносахаридов, сахарозы и суммы сахаров, а также белковых форм азота. Негативное влияние Al на растения особенно сильно проявляется на первых стадиях их развития и при общем недостатке элементов питания.

В условиях кислой реакции среды концентрация не только Al и Mn, но и других элементов в почвенном растворе может возрастать до токсичного для растений уровня, особенно в техногенно- загрязненных почвах. Это относится, прежде всего, к тяжелым металлам (Cu, Zn, Pb,Cd и др.) и радионуклидам (137Cs, 90Sr и др.). Повышение концентрации этих компонентов в почвенном растворе приводит к вовлечению их в значительных количествах в пищевые цепи со всеми вытекающими отсюда негативными последствиями.

Отношение растений к кислотности почв

Сельскохозяйственные растения значительно отличаются друг от друга

по своему отношению к кислотности  и формируют максимальный урожай при различных значениях pH, гидролитической кислотности и степени насыщенности основаниями. Культуры, приспособленные к кислым почвам, толерантны к высокой концентрации Аl3+.

Для каждого растения в случае севооборота, в котором оно выращивается, ориентируются на слабокислую реакцию почвы, соответствующую примерно рНвод 6,2–6,5 или pHKCl 5,6–5,8 (Аканова, 2001).

Были выявлены оптимальные значения активной кислотности для основной массы сельскохозяйственных растений в условиях известкования кислых дерново-подзолистых почв, то есть в условиях, когда в питательной среде содержится значительное количество кальция.

Оптимальные значения рН водной вытяжки для сельскохозяйственных культур :

По отношению к реакции среды и по отзывчивости на известкование сельскохозяйственные культуры разделяются на пять групп (указаны оптимальные значения рН  водной вытяжки):

1) наиболее чувствительные к кислотности:

• Топинамбур 7,0-7,2
• Свекла столовая 6,3-6,9
• Свекла кормовая 6,2-7,0
• Капуста 6,7-7,4

2) чувствительные к повышенной кислотности:

• Пшеница яровая, озимая рН 6,5-7,3
• Ячмень 6,3-7,3
• Кукуруза 6,5-7,0
• Подсолнечник 6,0-6,8
• Вика 6,3-6,8
• Соя 6,5-7,1
• Горох 6.8-7,4
• Фасоль 7,4-7,6 ( допускается 6,5-7,6)

3) слабо чувствительные к повышенной кислотности

• Картофель 4,7 -6,3
• Просо 5.5- 7,5

4) лен легко переносит умеренную кислотность. Оптимум pH 6,0-6,3, допускается 6,4-7,5

5) люпин и сераделла малочувствительны к кислотности почвы, высокая продуктивность отмечается при 5,3-6,7 ( допускается 6,4-7,5)  и  5,0-6,3 ( соответственно).

Можно ориентироваться  и на оптимальные значения рН солевой вытяжки (для разного гранулометрического состава):

• песок/супесь  - полевой севооборот 5,3-5,5, кормовой 5,5-5,7
• легкий/средний суглинок -  полевой севооборот 5,6-5,8, кормовой 5,6-6,0
• тяжелый суглинок, глина - полевой севооборот 5,8-6,0, кормовой 6,0-6,2
• торфяно-болотные почвы - полевой севооборот 4,8 -5,2, кормовой 5,2-5,4

Для справки -  Показатели, характеризующие кислотность почв

Кислотность раствора или почвенной среды – показатель, который означает количество активных ионов водорода в почвенном растворе. Латинские буквы рН, сопровождающие показания кислотности, расшифровываются как pondus hydrogenii (вес водорода).

Кислотность почвенного раствора зависит от соотношения в нём ионов водорода (Н+) и гидроксила (ОН-).

а) кислотность почвенного раствора в водной вытяжке (рНн2о) – актуальная кислотность. Проявляется за счет диссоциации в водном растворе солей органических, минеральных кислот и щелочно-земельных металлов, находящихся в почве;

б) обменная кислотность (рНКСl) – обусловлена обменно-поглощёнными ионами водорода, алюминия, железа и марганца, которые извлекаются из почвы при обработке её раствором нейтральной соли (нормальным раствором КСl). В зависимости от концентрации поглощённых ионов и величины рН реакцию почвенного раствора подразделяют на шесть групп: от очень сильнокислых до нейтральных;

в) гидролитическая кислотность почв (Нг, мг-экв/100 г почвы) обусловлена частью катионов ППК потенциальной кислотности, которые могут вытесняться при обработке почвы 1 н. раствором уксуснокислого натрия (СН3СООNа). Щелочная реакция водного раствора этой соли позволяет более полно, чем нейтральная КСl, вытеснить из почвенно-поглощающего комплекса (далее – ППК) ионы водорода от органических кислот, алюминия, железа и марганца. По величине гидролитической кислотности почвенный раствор подразделяют на шесть групп: от очень сильнокислых до нейтральных;

г) степень насыщенности почв основаниями (V, мг- экв/100 г почвы) показывает, какую долю от общей ёмкости поглощения (Т) занимает сумма поглощённых оснований (S). По степени насыщенности основаниями можно определить нуждаемость почвы в известковании. Чем выше V, тем ниже кислотность и нуждаемость в известковании, чем ниже степень насыщенности почв основаниями, тем она сильнее нуждается в устранении избыточной кислотности даже при равных значениях гидролитической кислотности . Степень насыщенности почв основаниями является одним из показателей, по которым определяют возможность применения фосфоритной муки в чистом виде;

д) сумма поглощённых оснований (S), выраженная в процентах от ёмкости поглощения, показывает общее содержание катионов оснований (Са2+, Mg2+, К+, Na+, NH4+ и т.д.) в почвенном поглощающем комплексе (ППК) . При сопоставлении значений суммы поглощённых оснований и гидролитической кислотности можно сделать обоснование о степени кислотности почв. Этот показатель необходим для расчёта ёмкости катионного обмена и степени насыщенности почв основаниями (V). Сумму обменно-поглощенных катионов кальция, магния, калия и натрия называют суммой обменных оснований (S).

При подготовке сообщения использованы источники, находящиеся в открытом доступе :

• ПРИЕМЫ ПОВЫШЕНИЯ ПЛОДОРОДИЯ ПОЧВ (известкование, фосфоритование,гипсование) , М.М.Овчаренко и соавторы ,2021
• СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ПЛОДОРОДИЯ ПОЧВ И ОСНОВНЫЕ АСПЕКТЫ ЕГО РЕГУЛИРОВАНИЯ, В.Г.Сычев,2019
• ПОЧВЕННАЯ КИСЛОТНОСТЬ. КИСЛОТНО-ОСНОВНАЯ БУФЕРНОСТЬ ПОЧВ.СОЕДИНЕНИЯ АЛЮМИНИЯ В ТВЕРДОЙ ФАЗЕ ПОЧВЫ И В ПОЧВЕННОМ РАСТВОРЕ, Соколова Т.А. и соавторы ,2013