Для нормального роста и развития растениям необходима различная реакция почвенной среды, которая определяется величиной обратного логарифма концентрации водородных ионов (рН) в почвенном растворе. При рН 4 почва считается очень кислой (встречается редко), при рН 5 - сильнокислой, рН 6 - слабокислой, рН 7 - нейтральной, рН 8 - щелочной, рН 9 - сильнощелочной (встречается редко); рН 5-8 имеет большинство почв.
Кроме ионов водорода, на химические свойства почвы большое влияние оказывает также концентрация ионов алюминия. Различные растения для нормального развития требуют неодинаковых показателей рН. По отношению к кислотности почвенного раствора растения можно разделить на пять групп.
1. Не переносят кислой реакции - люцерна, эспарцет, сахарная и кормовая свекла, конопля, капуста. Оптимум рН для них в пределах 7-7,5. Они сильно реагируют на известкование даже слабокислых почв.
2. Чувствительны к повышенной кислотности - пшеница, ячмень, кукуруза, подсолнечник, все бобовые культуры, кроме люпина и сераделлы, огурец, лук. Для них наиболее пригодна слабокислая или нейтральная реакция (рН 6-7). Эти культуры хорошо отзываются на известкование сильно- и среднекислых почв.
3. Менее чувствительны к повышенной кислотности - рожь, овес, просо, гречиха, тимофеевка, морковь, томат. Они удовлетворительно растут при кислой и слабощелочной реакции (рН от 4,5 до 7,5), но лучше удаются при рН 5,5-6. Растения этой группы весьма положительно реагируют на известкование сильно- и среднекислых почв.
4. Слабочувствительны к кислотности - лен и картофель. Для них известкование необходимо только на сильнокислых почвах. Для льна предпочтительна слабокислая реакция (рН 5,5-6,5) и для картофеля рН 5-6.
5. Хорошо переносят кислую реакцию и чувствительны к избытку водорастворимого кальция в почве - люпин, сераделла, чай, снижающие урожай при известковании повышенными дозами.
Наиболее чувствительны растения к кислотности почвы в первый период вегетации. При повышенной кислотности ухудшается рост корней и проницаемость их клеток, что ухудшает использование растениями воды и питательных веществ почвы и удобрений. Ослабляется синтез белков, углеводов и в результате снижается урожайность.
Кроме растений, определенная реакция почвенного раствора нужна полезным почвенным микроорганизмам, многие из которых лучше всего развиваются при слабокислой и нейтральной реакции (азотобактер, нитрификаторы, клубеньковые бактерии). Химические соединения, изменяющие реакцию и физико-химические свойства почвы и улучшающие условия развития растений, называются косвенными удобрениями.
Известкование. В нашей стране насчитывается свыше 60 млн га кислых почв, требующих известкования, в том числе около 50 млн га пашни. Особенно много кислых почв в Нечерноземной зоне. Поэтому известкование приобретает большое значение в связи с задачей получения здесь на кислых дерново-подзолистых почвах высоких урожаев сельскохозяйственных культур. Снижение кислотности этих почв известкованием повышает урожаи зерновых на 0,25 т, капусты - на 3-8, картофеля - на 3 т/га. Нередки случаи удвоения урожаев культур.
Известь изменяет физические свойства почвы, и ее воздействие сказывается продолжительное время, она обладает длительным последействием. Эффективность местных и минеральных удобрений значительно повышается на известкованных почвах.
При различных показателях кислотности почвы дозы извести могут колебаться от 1-2 до 6-8 т/га. Для расчета полной дозы извести (в т СаСОз на 1 га) величину гидролитической кислотности (Нг в мг - экв на 100 г почвы) умножают на коэффициент 1,5. От внесения 1 т извести смещение рН солевой вытяжки в первый год на суглинистых почвах составляет 0,15- 0,2, а на супесчаных - 0,2-0,35 единицы.
Чаще всего известь вносят в паровом поле под озимые или во время зяблевой обработки. При углублении пахотного слоя дерново-подзолистых почв применение извести обязательно для нейтрализации повышенной кислотности припахиваемого подзолистого горизонта.
Малые дозы извести оказывают положительное действие при внесении в зону расположения корневой системы растений в лунки и рядки.
Для нейтрализации почвенной кислотности в сельскохозяйственном производстве используют в основном известняковые породы и отходы промышленности, содержащие кальций. Широко применяют глинистые и мергелистые известняки, содержащие 12-15% СаСОз, известковые туфы (луговая известь), мергель, доломитовую муку, содержащую 95% СаС03. Используют также гашеную известь, дефекационную грязь (отходы сахарных заводов), шлаки, силикальциты и отходы кожевенной промышленности.
Гипсование. Для нейтрализации щелочности почвенного раствора и улучшения физико-химических и биологических свойств почв, содержащих поглощенный катион натрия, вносят гипс.
В нашей стране только в европейской части насчитывается около 14,5 млн га солонцовых почв, которые необходимо гипсовать. Большие площади солонцовых земель находятся в Сибири и Казахстане. Встречаются отдельные пятна солонцов в виде вкраплений в основных массивах земель. В целом солонцы и сильносолонцеватые почвы занимают в СССР около 115 млн га, из них под пашней 23,9 млн га.
Из-за значительного содержания поглощенного натрия и высокой щелочности солонцеватая и солонцовая почвы приобретают отрицательные качества - большую связность, бесструктурность, содержат мало подвижных питательных элементов и гумуса, отличаются плохой водопроницаемостью, сильной набухаемостью при увлажнении и значительной усадкой при высыхании. Микробиологическая деятельность в солонцовых почвах значительно ослаблена высокой щелочностью и крайне неустойчивым водным режимом.
Большие заслуги в изучении солонцов и разработке методов их окультуривания принадлежат академику К. К. Гедройцу.
Предложенный им метод гипсования солонцов заключается в вытеснении из почвенного поглощающего комплекса катиона Na+ и замене его Са++ при одновременном внесении навоза и компостов.
Поскольку в горизонте С солонцовых почв содержится большое количество гипса, то его можно использовать для гипсования этой же почвы. Самогипсование возможно только в том случае, если горизонт С залегает неглубоко и доступен для обрабатывающих орудий. При самогипсовании горизонт С тщательно перемешивается с солонцовым горизонтом многократной обработкой. Весной после глубокой вспашки поле держат до 1,5 месяца под паром, затем проводят дискование и вспашку через каждые 30-40 дней. В зимнее время применяют на этом участке снегозадержание, на следующий год весной высевают яровую пшеницу с подсевом многолетних трав (люцерна, житняк, донник и др.).
Для гипсования солонцовых почв применяют в зависимости от степени солонцеватости от 2,5 до 10-15 т гипса на 1 га.
Гипсование проводят обычно в черном пару, но гипс можно вносить также под однолетние травы, пропашные культуры и яровую пшеницу. Особенность гипсования корковых солонцов состоит в том, что гипс вносят не под вспашку, а после нее с заделкой в почву последующей культивацией.
Для снижения щелочности почв применяют сыромолотый гипс (до 85% CaS04), фосфогипс (89-93% CaS04), содержащий 2-3% фосфора. Оба эти удобрения слеживаются, поэтому должны храниться в сухом крытом помещении. Их можно также использовать как удобрение под бобовые культуры из расчета 300-400 кг/га.
Гипсование дает прибавку урожая зерна 0,3-0,6 т/га и более, клеверного сена - 0,6-1 т/га, значительно повышает урожайность сахарной свеклы и других культур.