Чому зменшується родючість грунту при застосуванні мінеральних добрив
- Деталі
- Статті
- 2100
Внесення добрив (азотних, фосфорних, калійних) у грунт у якості джерела поживних речовин для живлення рослин рано чи пізно призводить до погіршення родючості грунтів, небажаних змін у складі грунтового вбирного комплексу катіонів (заміна водню, алюмінію, заліза, мангану у кислих грунтах і натрію - в лужних грунтах на кальцій), що викликає порушення оптимальної реакції грунтового розчину, ускладнення засвоєння елементів живлення з грунту і внесених добрив та утворення кислих та солонцових грунтів.
Якщо систематично, впродовж багатьох років, вносити в ґрунт у великих дозах мінеральні добрива у вигляді аміачної селітри, сірчанокислого амонію і хлористого калію, то кількість увібраного кальцію може знизитися настільки, що фізичні властивості ґрунту погіршаться і він буде схильний до запливання та утворення кірки. Інтенсивне застосування фізіологічно кислих мінеральних добрив істотно змінює родючість ґрунтів, насамперед легких за гранулометричним складом малобуферних дерновопідзолистих та ясно-сірих і сірих лісових ґрунтів.
Азотні добрива мають шкідливий вплив на родучість та важливі властивості грунту. З усіх видів мінеральних добрив азотні, крім калієвої, натрієвої і кальцієвої селітр, за дією на грунт є найагресивнішими. 1 кг азотних добрив зумовлює дію на грунт, яка рівнозначна дії 0,5-1,5 кг концентрованої сірчаної кислоти. Уже під час розчинення амонійних і амонійно-нітратних добрив у результаті їх гідролізу в грунт виділяється кислота. Виділена кислота та залишковий амоній добрив зумовлюють декальцинацію, дегуміфікацію і деструктуризацію та загальне погіршення агрофізичних властивостей грунту. 1 кг азоту добрив сприяє витісненню і переміщенню в нижні шари грунту від 1,5 до 3 кг кальцію або 0,3-0,6 кг магнію. Для нейтралізації кислотності азотних добрив необхідно на 1 ц фізичної маси добрива вносити від 0,5 до 1,5 ц карбонату кальцію. Азот добрив, активізуючи життєдіяльність мікроорганізмів, сприяє інтенсивній мінералізації гумусу грунту. 1 кг азоту мінеральних добрив сприяє мінералізації від 1 до 20 кг гумусу.
Особливо руйнівним для родючості грунту є внесення аміаку водного технічного і аміаку рідкого синтетичного, які останнім часом стали одними з популярних азотних добрив через меншу вартість у них 1 кг д.р. азоту порівняно з іншими добривами. У місцях підвищення концентрації аміаку створюються локальні осередки, рН грунтового розчину яких становить близько 9 і більше. В цих осередках гумус розчиняється і тече, гинуть мікрота та мезофауна і флора, відбувається декальцинація, дегуміфікація, деструктуризація, що призводить до погіршення агрофізичних та агробіологічних властивостей грунту. Для максимального можливого зменшення руйнівної дії аміаку водного технічного і аміаку рідкого синтетичного на грунт бажано їх вносити лише на високобуферних грунтах і в дозах не більше як 120-150 кг/га азоту, але в супереч цього, ці добрива також застосовують і на малобуферних грунтах, що призводить до більш швидкого руйнування родючості цих грунтів.
Для більшості частини агрономів кальцій і магній вважаються другорядними елементами живлення для рослин порівняно з азотом, фосфором і калієм, але, насправді, для грунту вони є першорядними елементами з точки зору їхньої кількості та біохімічної ролі. Кальцій є головним елементом родючості і агрономічних властивостей грунту через великий вміст масової частки обмінного Са у складі грунтового вбирного комплексу (ГВК) .
ҐВК - це сукупність мінеральних, органічних і органо-мінеральних компонентів твердої частини ґрунту (колоїди), які володіють іонообмінною здатністю. У ҐВК входять і здатні до обмінних реакцій катіони, які в еквівалентній кількості можуть обмінюватися на катіони ґрунтового розчину. Вбирна здатність грунту залежить від вмісту найдрібніших грунтових часточок (колоїдів), які утворюють грунтовий вбирний комплекс. Колоїди - це частинки твердої фази грунту розміром від 0,1 до 0,001 мк. Вони складають одну із фракцій гранулометричних елементів грунту. Колоїдна фракція у різних грунтів міститься від 2% - в легких до 30-50% - у важких.
Грунтові колоїди негативно заряджені, а хімічні елементи, що утримуються в них, мають позитивний заряд. Негативно заряджені глинисті та гумусні колоїдні часточки притягують та утримують позитивно заряджені частини. Чим більше глинистих та гумусних колоїдів у грунті, тим більше є негативно заряджених частинок для притягування позитивно заряджених часточок за принципом магніту. Поглинання добрив залежить від грунтових колоїдів. Щоб утримуватись грунтовим колоїдом, добрива повинні бути позитивно зарядженими.
Позитивно заряджені елементи утворюють катіони. Негативно заряджені, такі як азот (нітрати), фосфор і сірка, формують аніони. Негативні іони не притягуються до грунтового колоїду. Це пояснює високу рухливість у грунті нітратів (NO3-) та інших аніонів, які не адсорбуються його колоїдними частинками і легко вимиваються з грунту, якщо нітратні азотні добрива внести заздалегідь.
Грунтові колоїди легко втрачаються із грунту. Грудочки ґрунту більше 1 мм є вітростійкими, а манше 1 мм - ерозійнонебезпечними. Коли у верхньому шарі ґрунту часточок менше 1 мм стає понад 50%, то починається ерозія. Це поріг вітростійкості ґрунту. А саме під час оранки утворюється значна кількість часточок менше 1 мм в діаметрі. До того ж, з оборотом пласта стерня і рослинні рештки знищуються і ґрунт стає незахищеним. Якби можна було для аналізу зібрати пил, який розносить по полю вітер або змиває вода, то виявилося б, що в ньому найвищий вміст поживних речовин з поміж усіх складових грунту. Найродючіша частина грунту (колоїдні частинки) завжди втрачається найпершою під дією водної або вітрової ерозії. Чим довше триває ерозія, тим гіршим стає грунт.
Низька ділянка поля практично завжди має найбагатший вміст поживних речовин, тому що там збирається більша частина легкого колоїдного пилу, який розносить по полю вітер або змиває вода. На буграх та вищих ділянках поля, незалежно від того, куди стікає вода або дує вітер, більш інтенсивно видуваються та вимиваються колоїди грунту, що містять елементи живлення. Такі ділянки грунту поля мають гіршу родючість і менший вміст поживних речовин.
Нагромадження у ґрунті елементів живлення рослин пов'язане з фізико-хімічною (обмінною) поглинальною здатністю ґрунту. Суть її полягає в тому, що увібрані катіони або аніони, закріплені колоїдною частинкою, можуть замінюватися іншими катіонами або аніонами з розчину. Від того, які саме катіони розміщені на поверхні колоїдної частинки і яка їх кількість, залежать агрономічні властивості та родючість грунту (вміст поживних речовин, кислотність і лужність грунтового середовища). Вбирання і обмін відбуваються тільки на поверхні колоїдних частинок. Чим більша поверхня, тобто більше колоїдів у грунті, тим більше увібраних катіонів. У зв’язку з цим у глинистих грунтах вбирний комплекс більший, а в піщаних - менший. В обмінному стані в ґрунтах зазвичай знаходяться: Ca2+, Mg2+, K+, NH4+, Na+, Н+, Al3+, Fe3+, Fe2+. За наявності у складі ґрунтового вбирного комплексу значної кількості Н+ і Al3+ колоїди легко руйнуються в результаті кислотного гідролізу, а ґрунти погано оструктурені. Якщо у складі обмінних катіонів значна частка належить Na+ (солонці, солонцюваті ґрунти), то колоїди легко пептизуються, ґрунти характеризуються лужною реакцією, погано оструктурені, мають несприятливі водно-фізичні властивості - підвищену щільність, погану водопроникність, слабку водовіддачу, низьку доступність ґрунтової вологи.
Узагальнюючим показником ГВК та вбирних властивостей ґрунту є ємність катіонного обміну (або сума вбирних основ). В англомовній літературі ємність катіонного обміну позначають СЕС (the cation exchange capacity). Ємність катіонного обміну ґрунтів (ЄКО ґрунтів) - це сумарна кількість позитивних зарядів обмінних катіонів, що нейтралізують негативний заряд ґрунтово-вбирного комплексу. Ємність катіонного обміну в ґрунтах залежить від гранулометричного, хімічного складу, вмісту та якості гумусу, кислотно-основних умов. Тому ємність поглинання в різних типах ґрунтів неоднакова. Найбільша ЄКО характерна для чорноземів типових високогумусованих, де в складі обмінних катіонів переважають іони кальцію та магнію, що складає 50 мг-екв/100 г ґрунту і вище. Для дерново-підзолистих, сірих лісових ґрунтів, жовтоземів, червоноземів з кислою реакцією середовища ємність катіонного обміну низька і рівна 4,0 - 40,0 мг-екв/100 г ґрунту.
Між значенням СЕС, органічною речовиною і текстурою грунту повинна спостерігатися кореляція. При низькому значенні органічної речовини і легкій структурі не повинно бути високих значень СЕС. Важкі глинисті грунти повинні мати високе значення органічної речовини і хороше значення СЕС.
На фізичні і фізико-хімічні властивості грунту впливають не тільки величина вбирного комплексу і кількість увібраних катіонів, а й їх склад. Різні типи грунтів містять неоднаковий склад увібраних катіонів в ГВК. Кожному типу грунту властиві певні катіони. Наприклад, у чорноземах і каштанових грунтів багато Са++ і Mg++, підзолистих - Н+ і Аl+++, засолених - Na+, у болотних - Fe+++. Грунти в природному стані містять найбільше таких катіонів, як кальцій, магній, натрій, водень, калій.
Показником складу катіонів в ГВК є насиченість основами. Насиченість основами (base saturation, BS) - параметр, що характеризує процентний вміст основних обмінних катіонів грунту (кальцій, магній, калій, натрій і водень) в ГВК. Ступінь насічення основами, % - відношення суми обмінних основ до ємкості вбирання. При високих значеннях BS (%) деяких катіонів можна зробити наступні висновки: Н більше 33% - велика проблема з кислотністю грунту, необхідно вапнувати, Na більше 5% - потрібно гіпсувати, Mg більше 33% - необхідно гіпсувати.
Окремі увібрані катіони в ГВК дуже помітно впливають на грунтоутворювальний процес, фізичні властивості і родючість грунту. Залежно від складу увібраних катіонів, всі грунти можна поділити на насичені і не насичені основами. До першої групи належать ґрунти, у вбирному комплексі яких переважають катіони кальцію, магнію, натрію, а до другої - ті, в яких разом з кальцієм і магнієм у вбирному комплексі є й катіони водню і алюмінію. Насичені кальцієм і магнієм ґрунти сприятливі для розвитку рослин, мають найкращі фізичні властивості і добре виражену структуру.
Оптимальний відсоток насиченості грунту кальцієм повинен бути в діапазоні від 60-70%. На піщаних грунтах 60 % катіонів кальцію має бути приєднано до колоїдів ГВК. На глинистих грунтах 70 % обмінних катіонів кальцію повинно знаходитися у складі вбирного комплексу. Для досягнення максимального поглинання рослинами поживних речовин у грунті навколо кореневих волосків повинно бути насичення кальцієм на менше 60 %. При досягненні кальцієм у ГВК показання 85% насичення основами, залізо, магній, калій, бор, цинк і мідь блокується. При відсотку насиченості грунту основами Са більше 80 % вапнування проводити не потрібно, а при відсотку насиченості менше 50% - потреба в ньому висока.
Порівняно з кальцієм, уміст магнію в грунтах менший. Магній разом з кальцієм є дуже важливим катіоном для доступу повітря і води у грунт. Він допомагає утримувати часточки грунту разом. Магній займає друге місце після кальцію по вмісту насичення грунту основами. Катіони магнію у складі ГВК повинні бути в інтервалі від 10 до 20%. На важкому глинистому грунті оптимальним буде цей показник 10%, а на легкому піщаному грунті - 20%. Ідеальний сумарний вміст кальцію і магнію у складі ГВК повинен рівнятися 80%. На грунтах з високим вмістом глини він повинен становити Са+Mg = 70+10=80 %, тоді як на легкому піщаному грунті - Са+Mg = 60+20=80%.
Важкий глинистий грунт повинен мати більше кальцію, а легкий піщаний грунт - більше магнію. Чим вищий рівень кальцію у грунті, тим більше пористості він має і тим легше волога залишає грунт. Двовалентні катіони Са2+ викликають склеювання елементарних ґрунтових частинок у грудочки, внаслідок чого покращуються фізичні властивості ґрунту. Кальцій називають «вартовим грунтової родючості», оскільки він сприяє утворенню структури та зменшенню кислотності грунту. Магній ущільнює грунт. Збільшення вмісту магнію веде до збільшення кількості води, що утримується грунтом. Чим вище вміст магнію в глинистому грунті, тим більше в'язким та ліпким він буде коли мокро, і тім твердішим - коли сухо. Натрій робить грунт твердішим.
Підвищений вміст кальцію і магнію характерний для грунтів Степу (чорноземи звичайні, південні, темно-каштанові), середній - грунтів Лісостепу (чорноземи типові), низький - грунтів Полісся (дерново-підзолисті). Високий вміст кальцію і магнію мають глинисті грунти. Особливо бідні на кальцій і магній сильноопідзолені кислі грунти легкого гранулометричного складу. Найбільше кальцію і магнію втрачається з грунту внаслідок вимивання і виносу урожаєм. На різних за складом грунтах із грунту за рік може бути вимито від кількох десятків до 200-400 кг/га і більше кальцію. Щорічні витрати магнію можуть досягати 20-40 кг/га. Кальцій та магній в 1,5-2 і більше разів вимивається з легких за гранулометричним складом грунтів порівняно із важкими.
На рис. 4 показане поле сої з дерново-підзолистими кислими грунтами, що мають низький уміст рухомих сполук калію, кальцію і магнію, але містять високий вміст водню та алюмінію та до середньої кількості доступного фосфору. Грунти характеризуються вкрай несприятливими фізичними властивостями і поживним режимом. Це пухка, незв'язна маса піску, яка розпадається на окремі механічні елементи, а тому повністю позбавлена структури. При цьому водопроникність їх висока, а вологоємність - низька. Атмосферні опади в них не затримуються, вони легко просочуються вниз, грунт швидко висихає до стану критичної вологості, внаслідок чого він не може створити необхідний для рослин запас продуктивної вологи. На фотографії видно пожовтіння країв листової пластинки сої. Це типовий недолік калію у ґрунті. При чому спостерігається крайній ступінь нестачі калію в ґрунті, що суттєво відбивається на зменшенні врожайності.
Кальцій і магній є найважливішими елементами у складі катіонів ГВК. Перше ніж починати будь-яку програму удобрення культур, слід встановити не вміст рН грунту, не кількість макро- і мікроелементів, а відсоток насичення грунту основами Са та Mg відносно повної обмінної ємкості. Для більшості типів грунтів оптимальний середній відсоток насиченості грунту кальцієм повинен бути 65%, а магнієм - 15%. При цьому не лише важливо усунути як дефіцит цих двох елементів у складі ГВК, так і їхній надлишок. Багато господарств через велику вартість фосфорних та калійних добрив вносять у грунт тільки азотні добрива. При цьому під впливом азоту грунт втрачає кальцій, що призводить до змін в оптимальному складі катіонів ГВК, погіршення родючості і важливих властивостей грунту. Кальцій витісняється з грунту надмірною кількістю азоту. Азот у вбирному комплексі грунту призводить до зменшення вмісту кальцію і зростання вмісту магнію. Це одна із причин, чому вважається, що азот з безводного аміаку підвищує щільність грунту. Насправді, надмірна кількість магнію через зменшення кількості кальцію і збільшення його вмісту ущільнює грунт. На кожен відсоток кальцію, втраченого під впливом азоту, на 1% зростає кількість магнію. Виведення із грунту 10% кальцію під дією азоту призводить до підвищення рівня магнію на 10%. Якщо вміст магнію або кальцію у грунті зависокий, рослини не можуть засвоїти достатньо калію. За підвищенням вмісту кальцію або магнію іони К+, Na+, H+ витісняються з вбирного комплексу і вимиваються з грунту. Кальцій і магній є антагонистами калію, водню і натрію в ГВК. Надмірне внесення кальцієвих або магнієвих добрив може спричинити нестачу не тільки катіонів Н, Na, але і калію у грунті. Тому надмірне внесення кальцію у грунт і досягнення рН грунтового середовища вище 6,5 потребує також внесення калію у грунт при його низького вмісту невеликими дозами добрив через можливість вимивання данного катіону із вбирного комплексу. У наслідок антагонізму кальцію і калію виникає потреба збільшення доз калійних добрив під час вапнування на грунтах з реакцією, близькою до нейтральної. Одночасно з поліпшенням калійного режиму грунту підвищується також ефективність вапнування.
Чорноземні грунти Лісостепу і Степу містять значну кількість доступного для рослин калію. Вони також багаті на необмінний калій, який активно переходить у рухомі форми, тому ефективність калійних добрив на цих грунтах незначна. Особливо чітко це простежується на грунтах важкого гранулометричного складу. Грунти Полісся мають низький вміст рухомого калію. В грунтах легкого гранулометричного складу калій у значній кількості мігрує по його профілю.
Є думка, що надмірне внесення калійних добрив може спричинити нестачу магнію. Потрапивши у грунтовий розчин, іони магнію сильно гідратуються, тому слабко поглинаються грунтом і, на відміну від калію, легко вимиваються атмосферними опадами. Через це у разі внесення калію хлористого збільшуються втрати магнію внаслідок вимивання. Проте катіони Mg2+ несуть подвійний позитивний заряд і є сильнішими по силі витіснення у порівнянні з катіонами К+ , які мають один позитивний заряд, і здатні в ГВК виштовхувати катіони з одним позитивним зарядом.
Надлишок катіонів магнію із грунту можна вивести за допомогою достатньої кількості кальцію під час вапнування, а також внесення у грунт сірки. У першому випадку внесене у грунт вапнякове добриво сприяє насиченню ГВК катіонами обмінного кальцію, який витісняє більш слабші катіони Mg, котрі поступово надходять у водний розчин з наступною їх інфільтрацією вниз по грунтовому профілю. У другому випадку негативно заряджені аніони сірки (SO42-) притягуються до позитивно заряджених катіонів магнію вбирного комплексу, і здатні їх рухати вниз з дренажними водами та вимивати в підземні води. Речовини, що мігрують в грунті (негативно заряджені аніони), здатні виводити надмірну кількість увібраних катіонів з ГВК. Азот в нітратній формі зазвичай здатен виводити із грунту катіони кальцію, а сірка - усі основні обмінні катіони ГВК (Са2+, Mg2+, Na+, H+, К+). Проте сірка в ущільненому грунту буде витісняти Са, а не зможе знизити вміст магнію або калію, натрію, водню до тих пір, поки кальцію не буде принаймні 60% насичення вбирного комплексу. Доки не буде досягнуто насичення грунту кальцієм 60%, азот і сірка сприятимуть втратам кальцію. Після коригування у вбирному комплексі вмісту кальцію, магнію, калію, натрію, водню, сірка буде знижувати необхідні рівні всіх увібраних катіонів. Тому важливо припинити внесення сірки за відсутності надлишку катіонів у складі насиченості грунту основами.
Водень у складі ГВК повинен дорівнюватися між 10-15% насичення грунту основами. В межах такого рівня рН грунту водень дає більше кислотності грунту, в результаті фосфати, калій ті інші поживні речовини стають більш доступними. Водень в данному інтервалі дещо підвищує кислотність, щоб рослини могли краще поглинати елементи живлення. Наприклад, фосфор зазвичай поглинається рослинами при рН сол. 5,6-7, рН вод. 6,1-7 у вигляді Н2РО4- та НРО42-. Коли рН ґрунту перевищує 7, фосфор фіксується у ґрунті за рахунок кальцію в нейтральних і карбонатних грунтах (чорноземи). При нижчих рівнях реакції грунтового середовища (рН сол. менше 5,6, рН вод. менше 6,1) фосфор зазвичай зв'язується з розчинним алюмінієм та залізом в кислих дерново-підзолистих грунтах.
Найсприятливіші умови для росту і розвитку більшості культурних рослин і засвоєння ними елементів складають за рН грунтового середовища та колоїдів грунту дуже слабокислого і нейтрального (рН сол. 5,6-7, рН вод. 6,1-7). Бактерії надають перевагу нейтральній і лужній реакції, а гриби - кислій. При рН сол. нижче 5,6 та рН вод. нижче 6,1 у грунті більше розростаються гриби, при високій рН сол. і вод. більше 7,1 починають з'являються бактерії. За рН сол. 5,6-7 і рН вод. 6,1-7 створюється грунтове середовище, в якому бактерії і гриби функціонують разом добре.
Коли у грунті рівень обмінної кислотності дорівнює 7 або вище, то вміст водню у складі ГВК буде нульовим. При спусканні нижче від рівня рН обмінної 7, вміст увібраних катіонів Н+ в грунті буде збільшуватися і обмінний водень почне зростати. Якщо рН обмінної буде в межах 7-6,9, то водень зросте до 1,5%. При рН 6,8 обмінний водень у складі вбирного комплексу збільшиться до 3%. На кожне зменшення рН на 0,1 нижче від рН 7 обмінний водень зростатиме на 1,5% до досягнення рівня рН 6. При 10,5 % насиченості грунту катіонами Н+ рівень обмінної кислотності буде складати 6,3, а при 15 % насиченості грунту увібраними катіонами водню рН грунтового середовища буде рівнятися 6.
Показник рН грунту немає слугувати індикатором щодо потреби внесення кальцієвих добрив і бути, як вважають більшість агрономів, однією з головних характеристик родючості грунту та його важливих властивостей, яка суттєво впливає на продуктивність. Оптимальний рівень рН грунтового середовища не гарантує правильного балансу увібраних катіонів у складі ГВК. Грунт з високим вмістом магнію і низьким вмістом кальцію може показати нормальний рН 6,5 та містити абсолютно недостатню кількість кальцію. Надлишок будь-якого з основних катіонів (кальцію, магнію, калію і натрію) може призвести до підвищення рН, а брак будь-якого з них - до зниження рівня грунтового розчину. Магній більше впливає на рН грунту, ніж кальцій. Як тільки магнію в грунті стає забагато, рівень рН різко зростає. Магній, якщо порівнювати його дію з однаковою кількістю кальцію, може підвищити рН в 1,67 разів вище, ніж кальцій. Калій може вплинути на рН навіть більше, ніж кальцій і магній. Надзвичайно високий вміст натрію веде до надзвичайно високого рівня рН грунтового середовища. На рівень рН грунту впливають усі чотири основних обмінних катіона: кальцій, магній, калій і натрій. Потрібна рівновага обмінних катіонів вбирного комплексу грунту, інакше рівень рН не матиме значення. Рівень грунтового середовища регулюється самостійно, коли кальцій, магній, калій і натрій перебувають у стані належної рівноваги. Рівновага рН в межах 6,2 або 6,3 для культур, в основі якої покладений баланс цих чотирьох елементів, сприятиме росту та належної врожайності відповідно до виду рослин та характеру грунту.
Показник увібраних катіонів калію в складі ГВК має бути від 2 до 5%, а натрію - 0,5-3%. Відповідно інші основи повинні складати від 2 до 4 %. Вони потрібні в грунті в дуже малих кількостях. Коли у грунті натрію більше, ніж калію, він буде викликати розширення клітинних стінок. При сумарному відсотку К і Na понад 10% рослина не зможе поглинати достатньо марганцю. Марганець дуже важливий для формування зерна.
Найбільше калію міститься в глинистих чорноземних грунтах з нейтральною реакцією грунтового середовища. У засолених його вміст значно вищий, тому досить часто немає потреби у застосуванні на них калійних добрив. У грунтах легкого гранулометричного складу (піщаних і супіщаних) з високою кислотністю вміст калію значно менший. Найбідніші на калій торф'яні грунти, де вміст цього елемента від 0,03 до 0,15%. Вміст у грунті рухомого калію, який є основною формою для живлення рослин, становить лише 0,5-2% валового.
Вищенаведені параметри оптимальних відсотків насиченості грунту основами в агрохімічному аналізі грунту дають інформацію про відсутність або наявність проблем у складі увібраних катіонів ГВК, які викликають небажані зміни в реакції грунтового розчину, рухливості поживних речовин і їх доступності рослинам, фізичних й фізико-хімічних властивостях грунту, ефективності використання добрив. Грунт з дефіцитом певного катіону у складі вбирного комплексу обов'язково матиме забагато другого увібраного катіону. Потрібно розуміти, що, наприклад, насичуючи грунт калієм до 7,5% і маючи у складі ГВК 10 % магнію і 70% кальцію, якийсь катіон повинен витіснитись із вбирного комплексу і звільнити місце для нього. Це може бути водень, якщо рівень рН нижче 7. Із складу насиченості грунту основами катіони К+, Na+, H+ мають лише один позитивний заряд “+”, а катіони Са2+, Mg2+ несуть подвійний позитивний заряд “++”. Са2+, Mg2+ - сильні катіони, які здатні виштовхувати катіони з одним позитивним зарядом “+”. По силі витіснення із ГВК катіони від сильного до слабшого можно розташувати у такому порядку: Са2+, Mg2+, К+, Na+, H+. При рівні рН вище 6,5 у складі ГВК залишаються дуже мало колоїдів з негативним зарядом. При цьому катіони калію не зможуть виштовхнути достатню кількість водню і прикріпитися до грунтових колоїдів. Рідко можно спостерігати підвищення вмісту калію в грунті при рН вище 6,5. При рН грунтового середовища 6,5 рівень насиченості грунту катіонами H+ буде складати 7,5%. При рівні рН вище 6,5 потрібно розглядати програму підтримки вмісту К2О в грунті невеликими дозами добрив через його можливість вимивання із вбирного комплексу. Не потрібно працювати на підвищення рівня калія у складі ГВК до тих пір, поки не відбудеться зниження рН нижче 6,5. За рівня рН нижче 6,5 калій утримується в грунтовому колоїді. Це частково пояснює, чому калій не затримується в глинистому грунті, коли рівень рН вище 6,5.
Не можна вносити калійні добрива у великих дозах про запас в депозит на декілька років наперед також на піщаних і супіщаних кислих грунтах, з яких калій вимивається, а потрібно їх вносити невеликими нормами. На легких піщаних грунтах через вимивання катіонів Са2+, Mg2+, К+ в ГВК збільшується вміст водню, який підвищує кислотність. На піщаних грунтах, що потребують вапнування, за внесення калійних добрив посилюється нейтралізація грунтової кислотності, оскільки калій витісняє в розчин іони H+, Al3+ і Mn2+, що призводить до зменшення рН грунту. Ще більшого значення калійні добрива набувають після вапнування кислих грунтів. Значно легше за допомогою мінеральних добрив насичувати калієм хороший піщаний грунт, ніж важкий грунт. У середніх або важких за гранулометричним складом грунтах за умови застосування мінеральних добрив при низькому вмісті калію можна його вносити тоді, коли в грунті достатньо простору для утримування цього елемента глинистими колоїдами при рН нижче 6,5.
Кожен тип грунту характеризується своїм гранулометричним складом, специфічним профільним розподілом фракцій і певним складом насиченості грунту основами. На основі багаторічних досліджень були запропоновані моделі грунту з оптимальним поєднанням поглинутих обмінних катіонів у складі ГВК. Для більшості типів грунтів правильні середні відсотки насиченості грунту увібраних катіонів повинні бути такими: кальцій - 60-70%, магній - 10-20%, калій - 2-5%, натрій - 0,5-3%, водень - 10-15%, інші основи - 2-4%. На легких піщаних грунтах оптимальні відсотки насиченості грунту основами мають бути наступними: 60 % - кальцію, 20 % - магнію, 2 до 5% - калію, 10-15 % - водню, 0,5-3% - натрій, 2-4% - інші основи. Відповідно на важких глинистих грунтах показники оптимальних відсотків насиченості грунту основами повинні бути такими: 70 % - кальцію, 10 % - магнію, 2 до 5% - калію, 10-15 % - водню, 0,5-3% - натрій, 2-4% - інші основи. По деяким даним ідеальні показники складу катіонів вбирного комплексу грунту мають бути в таких відсоткових інтервалах: кальцій - 65-80%, магній - 10-15%, калій - 1-5%, натрій - 0-1%, інші основи - до 5%.
На основі моделей грунту з оптимальним поєднанням поглинутих обмінних катіонів у складі ГВК можна охарактеризувати різні типи грунтів, грунтоутворювальний процес, фізичні й фізично-хімічні властивості і їх родючість. Грунти за підвищенням родючості можна розташувати у такій послідовності: дерново-підзолисті, сірі- і темно-сірі лісові грунти, чорноземи типові,чорноземи звичайні та південні, каштанові грунти. У степових районах вологозабезпечення є основним лімітуючим чинником для формування урожаю, а в Поліссі - кислотність та низька родючість грунтів. Чорноземні ґрунти Лісостепу і Степу та каштанові грунти містять значну кількість доступного для рослин калію, але мають невеликий вміст доступного фосфора та близько до нейтральної рН грунту і кращі водно-фізичні та біологічні властивості. Дерново-підзолисті, сірі- і темно-сірі лісові грунти Полісся характеризуються високою кислотністю і незадовільними фізико-хімічними властивостями, низьким умістом рухомих сполук калію та мають середню кількість доступного фосфору. Калій в кислих грунтах легкого гранулометричного складу значній кількості мігрує по профілю. У дерново-підзолистих грунтах рухомий фосфор більш доступний до рослин, ніж в чорноземних ґрунтах. В нейтральних і карбонатних грунтах (чорноземи) утворюються менш розчинні фосфати кальцію і магнію, а в кислих дерново-підзолисті грунтах формуються більш розчинні фосфати алюмінію та заліза.
Найбідніші на мікроелементи зональні грунти Полісся, а максимальний уміст валових і рухомих форм характерний для грунтів Степової зони. Вміст заліза, цинку, міді і кобальту знижується від грунтів легкого гранулометричного складу з підвищеним рівнем кислотності до грунтів важкосуглинкових і глинистих із нейтральною реакцією грунтового розчину, тоді як вміст мангану, бору і молібдену навпаки збільшується від грунтів малобуферних до грунтів високобуферних від Полісся до Лісостепу і Степу. Зменшення вмісту заліза, цинку, міді і кобальту на карбонатних грунтах Степу і Лісостепу пов'язано з фіксацією їх кальцієм. Дефіцит міді спостерігається на торф'яниках, молібдену - на кислих дерново-підзолистих і сірих лісових грунтах, бору і молібдену - на червоноземах, мангану, заліза і цинку - на карбонатних грунтах.
Фосфорні добрива найефективніше застосовувати в умовах недостатнього зволоження на чорноземах звичайних і південних та на каштанових грунтах. Калійні добрива найліпше діють на торф'яних, потім на дерново-підзолистих і сірих лісових грунтах. На легких за гранулометричним складом грунтах зазвичай ефективніші азотні, калійні та мікродобрива, на важких - фосфорні добрива.
Джерело: facebook.com