Солерегулирование

1. Минеральное обогащение почв

Одним из важнейших путей повышения почвенного плодородия является применение минеральных удобрений.

Почти все минеральные удобрения являются солями, получаемыми из природных минералов, а также из азота воздуха. Минеральными удобрениями называют ископаемые или промышленные соединения, которые содержат элементы, необходимые для нормального развития и плодоношения растений. Особенно важную роль в минеральном питании растений играют азот, фосфор и калий.

Следует отметить, что обогащение почвы элементами питания растений является не столько мелиоративным, сколько агротехническим мероприятием. Внесение минеральных удобрений улучшает лишь режим питания растений и должно окупиться прибавкой урожая в год внесения. На остальные характеристики почвы, влияющие на её плодородие, минеральные удобрения не оказывают никакого воздействия или воздействуют негативно (внесение балластных веществ, токсичных для растений и почвенной биоты, подкисление почв гидролитически кислыми удобрениями и т.д.) Передозировка минеральных удобрений может вызвать аккумуляцию некоторых соединений (например, нитритов и нитратов и др.) в овощах, плодах и другой сельхозпродукции и сделать их токсичными.

Минеральные удобрения подразделяют на простые (односторонние), содержащие один основной элемент питания растений (N, P или K) и комплексные (многосторонние), которые содержат одновременно два или более питательных веществ.

Важнейшие минеральные удобрения и их основные характеристики представлены в таблице 1.

Ассортимент производимых и используемых минеральных удобрений расширяется из года в год и определяющей тенденцией в этом процессе яв-ляется разработка наиболее эффективных удобрений для конкретных сельскохозяйственных культур и условий их возделывания.

2. Микроэлементное и органическое

обогащение почвы

Наряду с макроэлементами питания растений (NPK) сельскохозяйственным культурам необходимы микроэлементы, которые требуются растениям в незначительных количествах: их содержание в растениях составляет от тысячных до стотысячных долей процента.

Таблица 1 – Характеристика ассортимента, состава и условий применения минеральных удобрений

Название, формула	Состав удобрения	Характеристика удобрения	Особенности применения
Азотные удобрения
Аммиачная селитра (нитрат аммония), NH4NO3	98-99 % NH4NO3 или 34,6 % азота	Гигроскопична, сильно слёживается, поэтому гранулируется	Удобрение физиологически кислое; на дерново-подзолистых почвах требует предварительного известкования, на щелочных даёт и мелиорирующий эффект
Натриевая селитра (нитрат натрия), NaNO3	15-16 % азота	При правильном хранении сохраняет рассыпчатость	Подщелачивает почву
Кальциевая селитра (нитрат кальция), Ca(NO3)2	15,5 % азота; обычно добавляют 4-7 % аммиачной селитры	Гигроскопична, требует гидрофобных добавок	Физиологически щелочное удобрение; на кислых почвах является мелиорантом
Сульфат аммония (NH4)2SO4	20-21 % азота	Не гигроскопично, на воздухе сохраняет рассыпчатость	На дерново-подзолистых почвах требует предварительного известкования, на щелочных - удобрение-мелиорант
Аммиачная вода (раствор NH3 в воде)	16,4-20,5 % азота в форме NH3 и NH4+	Очень дешёвое и лёгкое в производстве удобрение	Заделывается на глубину 10-15 см, внесение полностью механизируется
Карбамид (мочевина) CO(NH2)2	46 % азота (самое концентрированное из азот-ных удобрений)	Гранулировано (от 0,2 до 1 мм и от 1 до 2,5 мм), очень быстро растворяется	Применяется в качестве предпосевного удобрения на всех почвах и под все культуры

Продолжение таблицы 1

Название, формула	Состав удобрения	Характеристика удобрения	Особенности применения
Азотные удобрения
Суперфосфат простой - смесь дигидрофосфата кальция Ca(H2PO4)2. H2O и безводного гипса CaSO4	14-22 % водорастворимой P2O5 и 5-5,5 % свободной H3PO4	Гигроскопичен, гранулируется с размером гранул 1-4 мм, хорошо рассеивается	На щелочных и солонцовых почвах фосфорные удобрения проявляют сильное мелиорирующее действие благодаря свободной H3PO4 и присутствию гипса
Суперфосфат двойной Ca(H2PO4)2	42-55 % усвояемой P2O5	Гигроскопичен, гранулируется с размером гранул 1-4 мм, хорошо рассеивается	Не содержит балласта, что существенно сокращает расходы на хранение, транспортировку и внесение
Преципитат (гидрофосфат кальция), CaHPO42H2O	до 40 % усвояемой P2O5	Гигроскопичен, гранулируется с размером гранул 1-4 мм, хорошо рассеивается	Эффективен на всех типах почв и для всех культур
Фосфоритная мука	19-30 % усвояемой P2O5	Труднорастворима, эффективность повышается с уменьшением размера частиц	Трудно усвояемое удобрение, обладающее пролонгированным действием на почвы и урожай

Продолжение таблицы 1

Название, формула	Состав удобрения	Характеристика удобрения	Особенности применения
Калийные удобрения
Хлорид калия KCl	до 52 % калия в виде K+	Легкорастворим; K+ хорошо адсорбируется почвенными коллоидами	Применим на всех почвах
Калимагнезия K2SO4MgSO4	до 26 % калия в виде K+	Легко рассеивается	Используется очень редко и только под культуры, чувствительные к негативному воздействию Cl-
Зола (K содержится в виде К2СО3)	Содержание К+ колеблется в широких пределах	Легко рассеивается	Используется очень редко и только под культуры, чувствительные к негативному воздействию Cl-
Сложные удобрения
Аммофос (дигидрофосфат аммония), (NH4)2HPO4	11-12 % азота, 46-60 % P2O5	Легко усваивается, не содержит балласта	Применяется во всех типах почв
Диаммофос (гидрофосфат аммония), (NH4)2HPO4	18 % и более азота и около 50 % P2O5	Самое концентрированное из сложных удобрений: 1 ц его заменяет 3 ц суперфосфата и до 0,7 ц NH4NO3	Применяется во всех типах почв
Тройное удобрение (твёрдый раствор фосфатов калия и аммония)	Около 5 % азота, до 50 % фосфора, 22-23 % калия	Лишено балластных веществ, но требует добавления простого азотного удобрения	Применяется на всех типах почвы

Продолжение таблицы 1

Название, формула	Состав удобрения	Характеристика удобрения	Особенности применения
Комбинированные удобрения
Нитрофоска	16,4 % азота, 14,1 % P2O5 и 17,4 % K2O	Легко усваивается, содержит мало балластных веществ	Применяется на всех типах почвы
Нитроаммофоска Диаммонитрофоска	Смесь жидкой H3PO4, NH3, NH4NO3 и KCl в разных соотношениях	Гранулированные удобрения; гранулы покрыты водоотталкивающим составом. Легко усваиваются	Применяется на всех типах почвы
Жидкие комплексные удобрения
ЖКУ 9-9-9	Раствор H3PO4, KCl, карбомида и водного аммиака; не менее 9 % каждого питательного элемента	Плотность раствора 1,23-1,25 г/мл при 15-25 С; рН раствора 6,5-7,5	Применяется на всех типах почвы
ЖКУ 10-34-0	10 % азота и 3,4 % P2O5	Плотность раствора 1,4 г/мл, рН 6,5-7,5	Применяется на всех типах почвы

Важнейшими микроэлементами, необходимыми растениям, являются бор, цинк, марганец, медь, молибден, кобальт, йод, железо и некоторые другие.

Основную массу микроэлементов вносят в почву в составе различных макроудобрений.

В системе мероприятий, направленных на сохранение и повышение плодородия почв, одно из главных мест принадлежит органическим удобрениям как самому радикальному и многофакторному средству окультуривания почв и обеспечения высоких и стабильных урожаев.

Органическое вещество является важнейшей составляющей частью почвы, содержание и формы которого, в наибольшей степени определяют основное свойство почвы – её плодородие.

Почвенный гумус является важнейшим звеном непрерывной цепи связей между различными формами жизни: он замыкает эту цепь и служит её первым звеном. От содержания и состава гумуса зависит аккумуляция или вымывание из почвенного профиля ряда элементов, необходимых как для питания растений, так и для оструктуривания почв.

Гумусовые вещества являются основным аккумулятором почвенного азота – важнейшего элемента питания растений. Кроме азота гумус аккуму-лирует ряд зольных элементов, также необходимых растениям: фосфор, калий, кальций, железо и т.д., которые освобождаются при разложении гумуса. Установлено, что в препаратах гуминовых кислот содержится в десятки раз больше меди и кобальта, в 3-5 раз больше цинка, чем в исходных почвах, из которых были получены эти препараты.

При разложении гумуса в условиях хорошей аэрации и достаточной влажности в припочвенные слои атмосферы поступает большое количество диоксида углерода CO₂, который играет важную роль в активизации фотосинтеза.

Органические вещества почвы (витамины, антибиотики, ферменты) непосредственно стимулируют рост и развитие растений: повышают скорость прорастания семян, активизируют развитие корневой системы растений, способствуют улучшению корневого питания.

Гумусное состояние почвы определяет не только условия питания растений, но и обуславливает благоприятный для них водно-воздушный режим. От содержания и состава гумуса зависит образование агрономически ценной водоустойчивой структуры почв. Благодаря наличию кислых функциональных групп гумусовые вещества обладают высокой поглотительной способностью по отношению к катионам. Поэтому в почвах, богатых гуминовыми кислотами и кальцием, образуются нерастворимые в воде гуматы кальция, создающие водопрочную зернистую структуру, обеспечивающую растениям свободное поступление влаги и воздуха.

При достаточно высокой насыщенности почв основаниями и при их реакции, близкой к нейтральной, высокое содержание гумуса обеспечивает и другое агрохимически ценное свойство почв – буферность по отношению к изменению реакции почвенного раствора. Если почва содержит много нейтральных гуматов кальция и магния, прибавка щелочей или кислот не вызывает значительных сдвигов реакции почвенного раствора в кислую или щелочную сторону. Это имеет большое значение для эффективного применения минеральных удобрений, которые часто представляют собой гидролитически кислые соли.

В процессе естественного почвообразования происходит постепенное накопление органического вещества в почве и возрастание её плодородия. С началом земледелия течение этих процессов нарушается и гумусное состояние почв существенно изменяется (рисунок 2). В первые годы после распашки целинных почв в них интенсифицируются процессы минерализации органического вещества и уменьшается его содержание.

1, 2, 3 – при различных уровнях окультуривания и внесения

органических удобрений; 4, 5, 6 – при различных уровнях

дефицитного баланса органического вещества

Рисунок 2 – Схема изменения содержания гумуса при целинном

почвообразовании и сельскохозяйственном

использовании почв

По данным Почвенного института им. В.В. Докучаева через 12-13 лет после распашки целины пашня под сельскохозяйственными культурами без внесения удобрений и травосеяния теряет от 25 до 36 % исходного содержания гумуса в зависимости от зонального типа почвы. На старопахотных землях этот процесс замедляется и при неизменной агротехнике вновь стабилизируется, но уже на более низком уровне, характерном для принятых севооборотов и системы обработки почвы. Однако высокая культура земледелия может способствовать не только сохранению, но и повышению запасов гумуса и формированию новых видов окультуренных высокогумусированных почв. Основным средством регулирования гумусного состояния почв является применение органических удобрений.

Из сказанного выше следует, что внесение в почву органических удобрений является не только агротехническим, но и мелиоративным мероприятием. Оно не только улучшает режим питания растений, но и улучшает структуру почв, их водный и воздушный режим, повышает их кислотно-основную буферность. Органические удобрения обладают длительным (5-6 лет и более) последействием и могут считаться не только удобрениями, но и мелиорантами.

Из всех видов органических удобрений первое место по значимости занимает навоз. Высокая эффективность его доказана многовековой историей применения, а современные исследования свидетельствуют о разносторонности его положительного влияния на почву и сельскохозяйственные культуры.

Кроме основных элементов питания растений навоз содержит ряд микроэлементов, в свою очередь, необходимых растениям: бор, марганец, кобальт, медь, цинк, молибден.

Внесение навоза улучшает не только питательный режим, но и структуру почвы: лёгкие песчаные почвы под его влиянием становятся более связными, а тяжёлые глинистые – более рыхлыми. Внесение навоза повышает способность почвы удерживать влагу и увеличивает её теплоёмкость.

Навоз обладает длительным последствием и оказывает влияние на почву и урожай в течение 5-6 лет и более.

Наряду с навозом находит применение птичий помет, который по своей удобрительной ценности превосходит все другие отходы животноводства. Так, в свежем бесподстилочном курином помёте содержится 1,5-2,5 % азота, 1-2 % фосфора и около 1 % калия.

Повышению плодородия почв способствует запашка зелёной массы растений (сидерация) особенно бобовых. Эффект от запахивания в почву 150-300 ц зелёной массы пожнивной бобовой культуры равноценен внесению 20 т навоза на 1 га пашни.

Широко используется для улучшения баланса гумуса солома, так как валовое содержание в ней органического вещества немногим меньше, чем в навозе.

Из природных органических ископаемых шире всего применяется в сельском хозяйстве торф. Торф используют в качестве подстилочного материала, для приготовления торфонавозных и торфопомётных компостов, в теплично-парниковом хозяйстве, в производстве торфоминеральных удобрений и т.п.

Крупным резервом органических удобрений является озерный ил-сапропель, который характеризируется высоким содержанием гумуса, азота и зольных элементов (калия, фосфора, кальция, магния), а также содержит микроэлементы (медь, кобальт, бор, марганец, цинк, йод и др.), необходимые растениям. Всё это делает сапропель ценным органическим удобрением дешёвым и доступным для хозяйств, расположенных вблизи от мест его залегания, так как применение сапропеля рентабельно при вывозке на расстояния не более 20 км от места его добычи. Внесение в почву сапропеля в количестве 80 т/га обеспечивает приблизительно такую же прибавку урожая картофеля, как внесение 40 т/га навоза или применение минеральных удобрений в норме N₆₀P₆₀K₆₀.

Массовым источником органических удобрений являются деревообрабатывающая, целлюлозная, бумажная, пищевая, биохимическая и некоторые другие отрасли промышленности, а также твёрдые бытовые отходы.

Древесные отходы - кора деревьев, опилки, щепа - содержат значительное количество органических веществ и широко используются для мульчирования и удобрения почвы, приготовления искусственного грунта для теплично-парниковых хозяйств, как подстилка на птицефабриках с последующим использованием.

В сельском хозяйстве успешно утилизируется гидролизный ил и другие отходы гидролизных и целлюлозно-бумажных заводов.

Гидролизный ил – ценное органическое удобрение, в состав которого входит свыше 77 % органического вещества, до 3,8 % азота, до 1,1 % подвижного фосфора, около 0,3 % калия, 10-18 % кальция а также железо, магний, ряд микроэлементов, необходимых растениям, ферменты, витамины и другие физиологически активные вещества. При его внесении в почву активизируется микробиологическая и ферментативная деятельность почвы, улучшается её азотно-фосфорный режим.

Не менее ценным органическим удобрением является лигнин – твёрдый остаток, образующийся после обработки древесины серной кислотой.

В чистом виде он не употребляется, но высоко эффективен в составе компоста с навозом или птичьим помётом. Учитывая агрохимическую характеристику почв и биологические особенности выращиваемых культур, в каждом конкретном случае в такой компост добавляют минеральные удобрения.

В районах возделывания сахарной свеклы в качестве удобрения мелиоранта успешно используют дефекат или дефекационную грязь – отход свеклосахарного производства. Дефекат содержит до 15 % органических веществ, 1-2 % P₂O₅, 0,6-0,9 % K₂O, небольшие примеси соединений азота и до 70 % CaCO₃ и MgCO₃. Поэтому его внесение в почву оказывает не только удобряющее, но и мелиорирующее действие. Дефекат является высокоэффективным мелиорантом для солонцовых почв: механизм действия аналогичен действию гипса. Доза внесения дефеката составляет 4-5 т/га; наибольший эффект достигается при внесении его совместно с навозом в соотношении 1:1.

Эффективным удобрением мелиорантом является шлам биохимической промышленности, который содержит от 41 до 74 % органических веществ и 26-59 % минеральных компонентов, в том числе 0,7-3,2 % азота и 0,21-0,32 % фосфора (в пересчёте на сухое вещество), а также кальций и кремний. Шлам используется не только для удобрения почвы, но и для мелиорации солонцов и его применение в сельском хозяйстве даёт высокий экономический эффект, так как стоимость удобрения и мелиорации исчисляется лишь расходами на транспортировку и внесение в почву и окупается, как правило, в первый год.

Дополнительным источником ресурсов органических удобрений могут быть твёрдые бытовые отходы, переработка которых в крупных городах осуществляется на специальных заводах.