Роль удобрений в повышении урожайности зерновых культур и увеличении производства зерна в стране

Гипсование почв (мелиорация солонцов). Солонцовые и солонцеватые почвы  имеют щелочную реакцию и плохие физические свойства. В сухом состоянии  они сильно уплотняются и при  вспашке образуют глыбы, а во влажном  состоянии вязки, липки, сильно заплывают, медленно просыхают, часто образуют плотную почвенную корку.

Всходы на таких почвах запаздывают, растения развиваются неравномерно и бывают сильно изрежены. Урожаи на этих почвах очень низкие. 
Для улучшения солонцов производят их химическую мелиорацию. 
Норма внесения гипса на солонцах 5—8 т, на солонцеватых почвах 2—3 т на 1 га. Гипс вносят так же, как и известь, главным образом под вспашку, а малые дозы под культивацию.

Гипс надо хорошо перемешивать с  почвой. Особенно благоприятное действие на почву оказывает сочетание гипса с органическим удобрением — навозом, торфом, зеленым удобрением (донник, желтая люцерна).При глубокой вспашке сначала на 25 см, а затем на 35 см с одновременным рыхлением дна борозды достигалось улучшение солонцов.

Рекомендуется также биологический  метод борьбы с засоленностью  почв посевом люцерны желтой в  смеси с узкоколосым житняком. Многолетние травы полезны тем, что корни их разрыхляют солонцовую почву, обогащают ее перегноем, почва  становится рыхлой, проницаемой для воды и воздуха. Это создает благоприятные условия для развития растений и микроорганизмов. 
В нашей стране разработаны также способы мелиорации солонцов трехъярусной вспашкой, в результате которой на поверхность выворачиваются нижележащие слои почвы, содержащие гипс. Этот прием улучшения почв получил название самогипсования солонцов.

3.1. Взаимодействие  сульфата аммония с почвой  и растениями, особенности применения

Внесенный в почву  сернокислый аммоний быстро растворяется и немедленно вступает в обменные реакции с катионами твердой фазы почвы. Значительная часть катионов NH4+ из растворенного в почве удобрения входит в почвенный поглощающий комплекс, а в раствор переходит эквивалентное количество других катионов. 
Поглощенный аммоний хорошо усваивается растениями. В то же время, находясь в поглощенном состоянии, ион аммония становится менее подвижным. Вследствие этого устраняется опасность вымывания азота сульфата аммония при внесении его в сильно увлажненную почву.

Однако слабая подвижность  в почве аммония может играть и отрицательную роль: аммиачный азот локализуется в почве в очагах его внесения. Поэтому при внесении сульфата аммония в подкормку или в рядки при посеве использование азота молодыми растениями может затрудняться. В начале роста и развития они еще не имеют сильно развитой корневой системы и корешок не всегда попадает в зону, обеспеченную азотным питанием.

Для внесения в рядки  аммиачные удобрения менее пригодны также и потому, что интенсивное  поступление аммиачного азота в  молодые проростки растений может оказать на них отрицательное влияние из-за токсичности при избытке аммиака. 
Вследствие нитрификации азот сульфата аммония (и хлористого аммония) переходит в нитратную форму. Нитратный азот не поглощается коллоидами почвы, не образует нерастворимых соединений и находится в почвенном растворе, в результате создается наилучший контакт с деятельной корневой системой растений. По мере нитрификации аммиачного азота разница в подвижности азота нитратных и аммиачных удобрений сглаживается, но в первое время после внесения это различие выражено довольно резко. Поэтому для внесения в рядки и в подкормку предпочтительнее нитратная форма азота по сравнению с аммиачной. Переход аммиачного азота в нитратный совершается с различной скоростью, в зависимости от температуры, влажности, доступа воздуха и реакции почвы. Процесс биологического окисления азота сульфата аммония в почве (нитрификация) приводит к образованию азотной кислоты и к освобождению серной кислоты. 
В почве эти кислоты нейтрализуются, вступая во взаимодействие с бикарбонатами почвенного раствора и катионами поглощающего комплекса почвы.

Нейтрализация минеральных  кислот сопровождается разрушением  бикарбонатов почвенного раствора и  вытеснением оснований из поглощающего комплекса водородом. Это несколько ослабляет буферную способность почвы и повышает ее кислотность. 
Изменение реакции почвы от внесения сульфата аммония и хлористого аммония вызывается и их физиологической кислотностью. Из (NH4)2SO4 и NH4Cl растения быстрее поглощают катион, чем анион, так как потребность их в азоте больше, чем в сере и хлоре. В почве накапливаются кислотные остатки и подкисляют ее. На дерново-подзолистых почвах с небольшим количеством кальция и органического вещества подкисление почвы проявляется быстрее и заметнее по сравнению с черноземами, богатыми органическим веществом и кальцием, и тем более с сероземами, содержащими много карбоната кальция. Однократное внесение сульфата аммония может не повлиять на реакцию даже дерново-подзолистой почвы. При систематическом внесении сульфата аммония размеры подкисления ее очень заметны.

Длительное применение сульфата аммония влияет на свойства не только дерново-подзолистых почв, но и сильнобуферных черноземов. Так, по данным Мироновской опытной станции, при внесении в черноземную почву этого удобрения в течение 14 лет резко изменялась реакция среды. В варианте без удобрений рН солевой вытяжки из почвы равнялся 6,0, а в варианте с сернокислым аммонием — 4,9; обменная кислотность почвы при этом возросла в 1,5, а гидролитическая кислотность — почти в 2,5 раза по сравнению с контролем.

Однако на этой почве  даже при таком длительном периоде  использования физиологически кислого  сульфата аммония отрицательного влияния  на урожай сельскохозяйственных культур  обнаружено не было. Для богатых гумусом черноземов, обладающих высоким потенциальным плодородием и большой буферностью, слабое подкисление может иметь в известных пределах даже положительное значение. 
В каштановых почвах и сероземах Средней Азии даже при более длительном применении сульфата аммония не наблюдается никаких неблагоприятных изменений, так как кислотные остатки удобрения полностью нейтрализуются кальцием с образованием бикарбонатов. Поэтому нет оснований опасаться подкисления карбонатных почв при внесении физиологически кислых удобрений.

3.2. Взаимодействие  натриевой и кальциевой селитр  с почвой, особенности применения 

Быстро растворяясь  в почвенном растворе, селитры  вступают в обменные реакции с  почвенным поглощающим комплексом. Катионы Nа+ и Са2+ поглощаются почвой, а анион NO3- образует с вытесненным из почвенного поглощающего комплекса катионом Са2+ растворимую соль Са (NO3)2 или с ионом Н+ — азотную кислоту.

Нитратный азот не подвергается физико-химическому и химическому  поглощению в почвах. Нитраты сохраняют высокую подвижность в почве и на легкодренируемых почвах в условиях влажного климата или при обильном орошении могут вымываться. Это следует учитывать при выборе сроков использования нитратных удобрений.

В зонах с влажным  климатом лучше вносить в составе основного удобрения аммиачные, а не нитратные удобрения. Натриевую и кальциевую селитры предпочтительнее применять весной под предпосевную культивацию и в подкормки растений во время их вегетации.

Натриевая и кальциевая селитры — физиологически щелочные удобрения, так как растения в большем количестве используют азот, нежели натрий и кальций. Часть натрия и кальция будет оставаться в почве и подщелачивать ее. Вследствие этого длительное применение нитрата натрия и кальция на кислых дерново-подзолистых почвах оказывает нейтрализующее действие.

Систематическое внесение селитр, особенно на малобуферных почвах, заметно снижает их кислотность.

4. Как взаимодействуют  калийные удобрения с почвой? Какие из азотных удобрений  подвергаются в почве подобным  превращениям?

Калийные удобрения  хорошо растворимы в воде. Однако при  внесении их в почву ион калия  быстро вступает во взаимодействие с  коллоидными частицами почвы  по типу физико-химического (обменного) и необменного поглощения. Установлено, что необменное поглощение (фиксация) калия почвой практически заканчивается в течение суток после внесения калийных удобрений и, следовательно, почти не зависит от времени их заделки до посева (посадки) растений.

Обменное поглощение ионов калия почвой составляет значительную часть (не менее 1/4) от всей емкости поглощения. Реакция физико-химического (обменного) поглощения катиона К+ почвой обратима.

Катионы калия, обменно-поглощаясь почвой, одновременно вытесняют из слоя компенсирующих ионов ППК эквивалентное  количество других катионов (водорода, алюминия, кальция, магния, марганца и др.), что отражается на реакции почвенного раствора, а следовательно, и на условиях роста растений. По своему характеру все калийные удобрения физиологически кислые: из водного их раствора растения значительно интенсивней потребляют катион калия, чем сопутствующий ему анион Сl- или SO4 2-. При взаимодействии с почвенным поглощающим комплексом также проявляется подкисляющее влияние калийных удобрений на почвенный раствор, особенно в кислых (неизвесткованных) почвах.

В результате обменных реакций  в почвенном растворе образуется соляная или серная кислота в  зависимости от вида применяемых  калийных удобрений (хлоридных или  сульфатных). Кроме того, дополнительное подкисление почвенного раствора происходит за счет соляной кислоты, образующейся в результате гидролиза хлористого алюминия. Поэтому на кислых дерново-подзолистых почвах эффективность калийных удобрений снижается. Однако подкисляющее действие калийных удобрений на почвенный раствор намного ниже аналогичного влияния аммиачно-нитратных и аммиачных удобрений. Результаты 28-летнего применения разных форм калийных удобрений на дерново - подзолистых тяжелосуглинистых почвах (ЦОС ВИУА) не выявили какой-либо разницы в кислотности почвенного раствора по сравнению с контрольными (неудобренными) вариантами опыта.

Необменное поглощение (фиксация) калия удобрений разными почвами может достигать значительных величин от внесенного количества (до 80 %). Так, по данным В. У. Пчелкина, фиксация калия удобрений в почвах, в зависимости от их минералогического состава и дозы внесения калийных удобрений, составляла от 14 до 82 %. В опыте с 40К в дерново-подзолистых супесчаной и тяжелосуглинистой почвах к концу вегетационного периода оставалось неиспользованным растениями соответственно 63 и 70 % внесенного с удобрениями калия, а из них всего 1/6—1/8 приходилось на долю подвижной формы. Фиксированные катионы калия менее доступны растениям, в некоторых случаях фиксация имеет отрицательное значение для питания растений.

Необменное поглощение калия присуще глинистым минералам монтмориллонитовой группы и группы гидрюслюд, имеющих по строению трехслойную разбухающую решетку. Особенно сильно поглощает необменно катионы калия вермикулит. Минералы каолинитовой группы с двуслойной решеткой, как правило, не обладают фиксирующей способностью.

Размер фиксации калия  почвами в сильной степени  зависит от их минералогического  состава: чем выше содержание в почве  минералов монтмориллонитовой группы и гидрослюд, тем больше выражена в ней фиксация калия. На легких почвах (песчаных и супесчаных) калия фиксируется обычно меньше, чем на средне- и особенно тяжелосуглинистых почвах.

Механизм фиксации можно  объяснить следующим образом: катионы  проникают в межпакетные пространства, когда они имеют наибольшие размеры (в состоянии набухания), и в сетке кислородных атомов тетраэдрических слоев занимают гексагональные пустоты, притягивая к себе оба отрицательно заряженных кислородных слоя, в результате чего оказываются в замкнутом пространстве. Так поглощаются катионы, имеющие радиус 0,130—0,165 нм. Калий относится к их числу (радиус К+ 0,133 нм). Высушивание почвы, и особенно попеременное высушивание и увлажнение (что часто бывает в полевых условиях), могут значительно усиливать процесс фиксации калия, хотя она происходит и в увлажненной почве. Поэтому калийные удобрения следует заделывать более глубоко в пахотный, а не в верхний.

Часто, при внесении крупнокристаллических или гранулированных калийных удобрений необменное поглощение калия почвой снижается (примерно на 20—30 %) ввиду меньшего контакта их с почвой по сравнению с мелкокристаллическими. Как показано в опытах ВИУА, форма калийных удобрений практически не влияла на размер фиксации почвой из них калия. При внесении возрастающих норм калийных удобрений абсолютное количество фиксированного почвой калия возрастает, а относительное — в процентах от внесенного — снижается. Некоторые почвы, как уже указывалось, имеют большую фиксирующую способность по отношению к калию. Так, по сообщению В. У. Пчелкина, слабо-выщелоченный чернозем (Сумская опытная станция) фиксировал 144 мг К2О на 100 г почвы при внесении на 1 га 30 т К2О. Следовательно, 1 га почв подобного типа может поглотить необменно до 4320 кг К2О. Для такой насыщенности почв калием потребуются столетия, если принять во внимание, что лишь 50 % калия удобрений используется растениями.

Имеются данные, показывающие, что с уменьшением величины рН размер фиксации калия удобрений  почвой снижается, а при известковании  — возрастает. При этом если степень  насыщенности почвы кальцием (V) в результате известкования не поднимается выше 80 %, то подвижность калия от известкования возрастает, если же V выше 80 % — то снижается.

На более гумусированных почвах освобождение фиксированного почвой калия затрудняется в результате образования более толстой пленки гумусового вещества на поверхности коллоидов, которая препятствует вытеснению калия из кристаллической решетки минералов.