II. Оценка эффективного плодородия основных пахотных почв хозяйства по результатам почвенной диагностики

2.1. Оценка активной, обменной и гидролитической кислотности, щёлочности почв и нуждаемости в химической мелиорации

Реакция почвы (кислая, щелочная, нейтральная) зависит от соотношения находящихся в почвенном растворе ионов Н⁺ и ОН^-. Катион водорода обуславливает кислую реакцию, а гидроксильный ион – щелочную.

В соответствии с законом действующих масс для воды в состоянии равновесия характерна следующая зависимость:

Где К – Константа диссоциации воды.

При температуре 22 она равна , т.е.

[H⁺][OH^-] = 10^-14.

В логарифмической формуле это может быть выражено следующим образом:

.

В логарифмической формуле это может быть выражено следующим образом:

или

Таким образом, отрицательные логарифмы концентраций водородного ионов и гидроксильного ионов определяются положительными числами и обозначаются как рН и рОН, соответственно, и связаны между собой следующим образом: рН+рОН = 14. Отсюда при рН ниже 7, реакция кислая, при рН больше 7 – реакция щелочная.

Кислотность почвы обусловлена присутствием в ней ионов водорода, а также ионов алюминия (при гидролизе последнего).

Различают активную (актуальную) и пассивную (потенциальную) кислотности.

Активная кислотность определяется ионами водорода, находящимися в почвенном растворе, а потенциальная – ионами водорода и алюминия, находящимися в обменно-поглощённом состоянии в почвенном поглощающем комплексе (ППК).

Потенциальная кислотность в свою очередь делится на обменную и гидролитическую.

Согласно международному стандарту ISO 10390 определение кислотности проводят потенциометрически по значению рН для водной суспензии в растворах KCl или CaCl₂ при соотношении почва вода 1:2,5.

Сущность метода заключается в приготовлении водной (1:5) и солевой (1:2,5) суспензии почвы и определении в них рН с помощью рН-метра или потенциометра.

Определение активной кислотности почвы

Методика определения. На технохимических весах отвешивают 10 г воздушно-сухой почвы, просеянной через сито с диаметром отверстий 1 (2) мм. Навеску помещают в колбу ёмкостью на 100 мл. Приливают 50 мл дистиллированной воды и взбалтывают в течение 5 мин. Для установления равновесия обменных реакций выдерживают не менее 2ч, но не более 24ч, после чего определяют на рН-метре, который был предварительно проверен и откалиброван буферными растворами (с рН 4,00; 7,00; 9,22), показания прибора, характеризующие активную кислотность почвы, записывают в лабораторный журнал. Затем полученную величину сравнивают со шкалой (Табл. - 1).

Таблица 6 – Реакция почв в зависимости от их активной кислотности

рН-водной вытяжки	Реакция
3,0-4,5	Сильнокислая
4,5-5,5	Кислая
5,5-6,5	Слабокислая
6,5-7,0	Нейтральная
7,0-7,5	Слабощелочная
7,5-8,5	Щелочная
>8,5	Сильнощелочная

По результатам анализа проб почв на которых возделываются сельскохозяйственные культуры хозяйства получены следующие данные по активной кислотности: чернозёмы выщелоченные среднесуглинистые 6,7; чернозёмы обыкновенные среднесуглинистые 6,8; чернозёмы обыкновенные легкосуглинистые 7,0. Все почвы имеют нейтральную кислотно-щелочную среду.

Определение обменной кислотности почвы

Обменную кислотность определяют путём вытеснения из почвенного поглощающего комплекса (ППК) катионов водорода, а также алюминия катионами гидролитически нейтральной соли КCl (с рН 5,6-6,0). При этом следует заметить, что алюминий подкисляет почву только после гидролиза, высвобождая в раствор катионы водорода.

Схематически эту реакцию можно представить следующим образом:

AlCl₃ + 3H₂O = Al(OH)₃ +3HCl

Методика определения. На технохимических весах отвешивают 20 г воздушно-сухой почвы, просеянной через сито с диаметром отверстий 1 (2) мм. Навеску помещают в колбу ёмкостью на 100 мл. Приливают 50 мл 1 н. раствора КСl (рН 5,6-6,0), взбалтывают в течении 5 минут. Для установления равновесия обменных реакций выдерживают не менее 2ч, но не более 24ч. После чего на заранее проверенном и откалиброванном рН-метре определяют значения солевого рН – величину обменной кислотности. Полученные значения записать в журнал и сверить таблицей (Табл. 2).

Таблица 7 – Зависимость обменной кислотности почвы от рН солевой вытяжки

рН	Степень кислотности
<4,5	Сильнокислые
4,5-5,0	Среднекислые
5,0-5,5	Слабокислые
5,5-6,0	Близкие к нейтральным
6,0-7,0	Нейтральные
7,0-8,0	Слабощелочные
>8,0	Щелочные

По результатам анализа проб почв на которых возделываются сельскохозяйственные культуры хозяйства получены следующие данные по обменной кислотности: чернозёмы выщелоченные среднесуглинистые 6,1; чернозёмы обыкновенные среднесуглинистые 6,3; чернозёмы обыкновенные легкосуглинистые 6,5. Все почвы имеют нейтральную кислотно-щелочную среду.

Определение гидролитической кислотности почвы (H_Г)

Гидролитическую кислотность определяют путём вытеснения из почвенного поглощающего комплекса (ППК) катионов водорода, а также алюминия катионами гидролитически щелочной соли CH₃COONa (c pH 8,2).

Сущность метода заключается в определении количества уксусной кислоты (СН₃СООH), образовавшейся при взаимодействии уксуснокислого натрия (СН₃СООNa) с почвой.

Методика определения. На технохимических весах отвешивают 40 г воздушно-сухой почвы, просеянной через сито диаметром отверстий 1(2) мм. Навеску помещают в коническую колбу на 250 мл. Приливают 100 мл 1н. раствора СН₃СООNa (c рН 8,2), взбалтывают в течение 5 мин. Для установления равновесия обменных реакций выдерживают не менее 2 ч, но не более 24 ч, после чего суспензию фильтруют через складчатый фильтр. Отбирают пипеткой 50 мл фильтрата, помещают в стакан, добавляют 2-3 капли фенолфталеина и титруют 0,1 н. раствором NaOH до розовой окраски, не исчезающей в течение минуты.

Величину гидролитической кислотности выражают в мг-экв/100 г почвы и рассчитывают по формуле:

Где Н_Г – гидролитическая кислотность, мг-экв/100 г сухой почвы; a – количество раствора NaOH, пошедшее на титрование, мл; н – нормальность раствора NaOH; К_пн – коэффициент поправки к нормальности NaOH; V – общийобъём суспензии (количество CH₃COONa, прилитое к навеске почвы), мл; V₁ – объём фильтрата, взятый для титрования, мл; c – навеска почвы, взятая для анализа воздушно-сухой почвы, г; 100 – коэффициент взятый для пересчёта на 100 грамм почвы; 1,75 – коэффициент поправки на неполноту вытеснения ионов водорода; К_{Г –} коэффициент гигроскопичности почвы (для пересчёта на сухую почву).

Величина гигроскопической кислотности показывает, какое количество ионов водорода может быть вытеснено из почвы при её известковании (рН 8,2), поэтому используется для расчёта доз известковых материалов при мелиорации кислых почв.

Величину гидролитической кислотности учитывают при расчёте ёмкости катионного обмена (EKO), которая равна сумме обменно-поглощённых оснований (S) гидролитическая кислотность (Н_Г).

Кроме того, значение величины Н_Г позволяет рассчитать степень насыщенности почв основаниями (V) и кальцием (V_Ca).

По результатам анализа проб почв на которых возделываются сельскохозяйственные культуры хозяйства получены следующие данные по гидролитической кислотности для чернозёмов выщелоченных среднесуглинистых 3 мг-экв/100 г сухой почвы. Зная сумму поглощённых оснований, свойственную для этого подтипа почв хозяйства, можно рассчитать ЕКО = 22 мг-экв/100 г + 3 мг-экв/100 г = 25 мг-экв/100 г, где 22 мг-экв/100 г – сумма обменно-поглощённых оснований в пахотном слое чернозёмов выщелоченных среднесуглинистых. Зная ЕКО и Н_Г, устанавливаем степень насыщенности основаниями (V):

Зная степень насыщенности основаниями можно установить степень нуждаемости почв в известковании (Табл. 3):

Таблица 8 – Потребность в известковании почв в зависимости от гранулометри-ческого состава и степени насыщенности основаниями их пахотного горизонта

Гранулометрический состав	Потребность в известковании
	сильная		средняя			слабая			Отсутствует
	V, %	pHсол	V, %	pHсол	V, %		pHсол	V, %		pHсол
Глинистые, тяжелосуглинистые, среднесуглинистые	<45 <50 <55	<5,0 <4,5 <4,0	45-60 50-65 55-70	5,0-5,5 4,5-5,0 4,0-4,5	60-70 65-75 70-80		5,5-6,0 5,0-5,5 4,5-5,0	>70 >75 >80		>6,0 >5,5 >5,0
Легкосуглинистые	<35 <40 <45	<5,0 <4,5 <4,0	35-55 40-60 45-65	5,0-5,5 4,5-5,0 4,0-4,5	55-65 60-70 65-75		5,5-6,0 5,0-5,5 4,5-5,0	>65 >70 >75		>6,0 >5,5 >5,0
Супесчаные и песчаные	<30 <35 <40	<5,0 <4,5 <4,0	30-45 35-50 40-55	5,0-5,5 4,5-5,0 4,0-4,5	45-55 50-60 55-65		5,5-6,0 5,0-5,5 4,5-5,0	>55 >60 >65		>6,0 >5,5 >5,0
Торфяные и торфянистые	<35	<3,5	35-55	3,5-4,2	55-65		4,2-4,8	>65		>4,8

Таким образом, чернозёмы выщелоченные среднесуглинистые не нуждаются в известковании, так как рН_СОЛ =6,1 >5,0; V=88% > 80%. Однако, при внесении аммоний содержащих удобрений известь желательно вносить для нейтрализации физиологической кислотности данных удобрений и повышения эффективности их использования: на 100 кг аммонийной селитры вносят 75 кг извести; 100 кг сульфата аммония – 120 – 170 кг извести; 100 кг мочевины – 80 кг CaCO₃. Так же известь повышает подвижность фосфатов в почвах, нейтрализует токсичное действие Al, Fe, Mn, но снижает доступность калия для растений, поэтому на бедных калием почвах, наряду с известкованием и внесением азотных и фосфорных удобрений, нужно проводить внесение калийных удобрений. Повторное известкование почв проводят через 6-8 лет. [1]