Зростаюча кислотність ґрунтового покриву — одна з найгостріших глобальних проблем сучасності: закислення вже провапнованих і появу кислих ґрунтів там, де їх раніше не було, спостерігають в Україні, у східних районах США, Канаді, Німеччині, Великий Британії, Бельгії, Польщі, Молдові, країнах Балтики.[4]
Механізми закислення ґрунтів
Закислення ґрунтів відбувається як природнім чином, так і під впливом людини. Серед природних механізмів:
Вимивання. Загалом кислі ґрунти характерні для районів з високою кількістю опадів. Дощ і сніг підвищують кількість вологи в ґрунті, і концентрація кальцію і магнію в ґрунтовому розчині знижується: їх іони з частинок ґрунту переходять в ґрунтовий розчин і з ним вимиваються з ґрунту. Їх місце на частинках ґрунту займають катіони H+, ґрунт підкисляється. Там, де кількість опадів перевищує 500 мм/рік, кальцій щорічно значно вимивається. Приблизно така ж кількість кальцію виноситься з ґрунту з високим урожаєм.[1]
Розпад органіки. Розпад органічної речовини виробляє іони водню Н+. Проте, як і внаслідок опадів, розвиток кислих ґрунтів від розкладання органіки в короткостроковій перспективі є незначним.[5]
Антропогенні фактори закислення ґрунтів значно більш руйнівні за природні:
Найважливішу роль відіграє урожай високопродуктивних культур. Під час росту с/г культури поглинають основні елементи (кальцій, магній та калій) на свої харчові потреби. Більша частина цих основних речовин видаляється з поля для зростання врожаю. У порівнянні з листям та стеблом, зерно містить мінливі кількості цих основних поживних речовин. Тому збирання високопродуктивних кормів (свинорій пальчастий та люцерна) впливає на кислотність ґрунту більше, ніж збирання зерна.[5]
Мінеральні добрива. Необгунтовано високе застосування хімізації в землеробстві на фоні низького використання органічних добрив є одним з чинників глобального закислення[4]. Внесення, наприклад сірчанокислого амонію або сірки теж може окисляти ґрунт.[1] Вважається, що азотні добрива підвищують проблеми кислотності ґрунту.[5]
Визначення рівня кислотності
Точно визначити рівень рН ґрунтової суміші можна лише в лабораторних умовах.
Вапно (луг) у ґрунті виявляють розчини кислот: соляної, оцтової, оцту столового[2] (реакцією з виділенням СО2, тобто піною й шипінням, якщо вапно присутнє: ґрунт нейтральний чи лужний).[6] Якщо вапна недостатньо (кислий ґрунт), то реакції не відбудеться.
3-4 листки чорної смородини, настояні в склянці окропу до кімнатної температури, в суміші з ґрунтом забарвлюють розчин у: червоний (pH 3,5-4,5), рожевий (pH 4,5-6,5), зелений (pH близько 7) чи блакитний (pH 7 і вище).[2]
Рослини-індикатори: які рослини природньо приживаються на ділянці. Гортензія в кислих грунтах цвіте яскраво-синім, в недостатньо кислих жовто-зеленим.[7]
Класифікація та характеристики ґрунтів за кислотністю
За рівнем рН ґрунти поділяють на кислі, слабокислі, нейтральні та лужні: чим вищий рН, тим лужніший ґрунт.
Значно віддалена від нейтральної кислотність ґрунту (як закислення, так і залужнювання) робить недоступними у ґрунтовому розчині поживні речовини, необхідні рослинам для життя[1], впливає на діяльність ґрунтової мікробіоти. Різні рослини залежно від фізіологічних особливостей по-різному реагують на кислотність.[3]
Надмірна (pH > 9) або низька (pH < 4) кислотність ґрунту токсична для коренів рослин. В межах цих значень pH визначає поведінку окремих поживних речовин, їх осадження або перетворення в недоступні рослинам форми.[8]
В дуже кислих ґрунтах (pH 4.0-5.5):
Залізо, алюміній і марганець стають доступні рослинам, а їх концентрація досягає токсичного рівня (до алюмінію високочутливі, наприклад, буряк, горох, квасоля, до марганцю - майже всі овочі).[8] Надлишок цих металів порушує вуглеводний та білковий обмін рослин і утворення органів розмноження, що значно знижує врожай і може спричинити загибель посівів. Алюміній обмежує або й зупиняє розвиток коренів, і рослини не можуть поглинати воду й поживні речовини, розвивається дефіцит (особливо фосфору). Токсичні рівні марганцю перешкоджають росту, змінюють рослину та знижують врожайність[5].
Погіршуються фільтраційна здатність, капілярність та проникність ґрунту.[8]
Пригнічується діяльність корисних мікроорганізмів, що беруть участь у розкладанні гною, торфу, компостів і інших форм органічних решток для вивільнення із них доступної для рослин форми поживних речовин.[8]
Загалом при кислій реакції ґрунту підвищується засвоєння аніонів, але утруднюється засвоєння катіонів. В результаті порушуються мінеральне живлення, потрапляння до рослин кальцію та магнію, гальмується синтез білків та цукрів.[8]
Гербіциди з сімейства імідазолінонів (imi-гербіциди), такі, як Евролайтінг або Фабіан, повільно розкладаються в кислих ґрунтах.[17]
Крім цього, порушення азотистого, водного, білкового обміну в ґрунтах призводять до таких проблем:
На поверхні з'являється кірка, що запобігає потраплянню вологи та повітря. Рослини гинуть через сухість глибоких шарів ґрунту і нестачу кисню.
Висока кислотність заважає засвоєнню корисних речовин. Внесення магнію, фосфору і інших мікроелементів виявляється марним.
Втрати внесеної сечовини з ґрунтів на випаровування більші.[17]
Зростають ризики опіків рослин від контакту коренів з сечовиною.[17]
Гербіциди з сімейства сульфонілсечовин і триазинів (атразин) та інших гербіцидів повільно розкладаються в ґрунтах.[17]
Оптимальним вважається pH = 6.5[8] (6,6-6,9[2]), при якому більшість основних поживних речовин доступні рослинам, тобто знаходяться в грунтовому розчині. Такий ґрунт сприятливий для розвитку корисних ґрунтових мікроорганізмів, що збагачують ґрунт азотом. Хоча окремі види рослин пристосувалися до кислого або лужного середовищ, більшість рослин добре розвиваються при нейтральній або слабокислій реакції ґрунту (pH 6.0-7.0).
Іони водню можуть витісняти в ґрунтовий розчин мінеральні катіони, більш того, іони кальцію, магнію, калію і натрію, знаходяться в постійному русі між ґрунтовими частинками, ґрунтовим розчином і корінням рослин. Високий рівень катіонного обміну характерний для глинистих і органічних ґрунтів, низький – для піщаних.[1]
Коригування кислотності ґрунтів
У складі сільськогосподарських угідь України налічувалось близько 10 млн. га кислих ґрунтів (2019). Розкислення ґрунту лише на одиницю значення (від 5,0 до 6,0) сприяє підвищенню урожайності до 50%[2]. Серед методів поліпшення кислотно-основного режиму ґрунтів:
В Україні ґрунти з рН 5,5 і трохи вище (слабокислі) зазвичай не вапнують. Проте більшість культур (як-от кукурудза) реагують на вапнування вже в перший рік[2]. Велику роль зіграло істотне скорочення обсягів вапнування кислих ґрунтів. Так, у 1980-1990-х в Україні щороку вапнувалося 1,5 млн га, в 2019 р. – лише на 137 тис. Га. Окупність інвестицій у вапнування становить 1-1,2 грн на кожну вкладену гривню, а в 2019 р. воно становило 1,3 грн. Адже на полях, де розкислено ґрунт, врожайністьпшениці на 5-6 ц га вище, ніж до розкислення, кукурудзи – на 10-20 ц/га, а цукрових буряків – мінімум на 50 ц/га.[17]
↑Soil Survey Division Staff. Soil survey manual. 1993. Chapter 3. Soil Conservation Service. U.S. Department of Agriculture Handbook 18. Архів оригіналу за 7 листопада 2017. Процитовано 15 травня 2017.
