Aciditatea și alcalinitatea solului
Creșterea aciditate și alcalinitate ridicată a solurilor limitează productivitatea grâului în lume. Gradul de aciditate sau alcalinitate - este cantitatea relativă de hidrogen în sol de ioni H +, exprimat în termeni de scala pH teoretice (posibile) valori de la 1 la 14. Deoarece scara este logaritmică, o schimbare de pH cu o singură unitate înseamnă o schimbare de zece ori de aciditate sau alcalinitate.
De exemplu, pH-ul solului = 5 până la 10 ori mai mare decât aciditatea solului, unde pH-ul este de 6, iar pH-ul solului = 4 100 depășește aciditatea solului pH = 6. solului, pH = 7, sunt considerate neutre și cele în care valoare sub - acide, mai sus - alcaline. Solurile cu un pH mai mic de 6,6, în producția agricolă sunt considerate acide. Pentru un pH de grâu între 5,5 și 7,5 este cel mai favorabil pentru creșterea formării de grâu și cu randament ridicat. Dar aceste valori ale pH-ului pot fi diferite pentru diferite soluri și locuri diferite în creștere diferite soiuri de grâu (Fig. 1).
Concentrația de soluri acide de cationi de schimb acide din aluminiu și mangan va fi mai mare decât concentrația cationilor de bază de calciu, magneziu, potasiu și sodiu, și soluri alcaline invers. Se crede că pentru nutrienți pentru plante de grâu disponibile în mod optim la un pH cuprins între 6 și 7 (fig. 2). Prin reducerea pH-ului disponibilității declarat de nutrienți cheie sau foarte redusă sau crescută, astfel încât elementele devin toxice pentru plante.
Aciditatea și alcalinitatea afectează de asemenea multe procese biologice care au loc în sol, precum și agenți patogeni care cauzează rău bacteriile nodulilor de grâu care se dezvoltă pe rădăcinile plantelor leguminoase și sunt capabile să absoarbă azot din atmosferă. Azotul se leagă Rhizobium bine în soluri neutre sau alcaline și în soluri acide, acest proces este inhibată.
soluri acide
aciditatea solului a fost întotdeauna un potențial factor limitativ pentru cultura de grâu în regiunile din America de Nord, unde solul în starea sa naturală este acidă. Cu toate acestea, acest fenomen a devenit o problemă pentru celelalte regiuni în care solul este acidifiat cu îngrășăminte cu azot. Aplicarea de var pentru a ridica pH-ul solului în regiunile în care a scăzut cu două unități, precum și pentru a reduce toxicitatea aluminiului și a îmbunătăți disponibilitatea nutrienților a devenit un fenomen normal (foto 1).
Motive pentru modificarea acidității solului
Compoziția chimică a materialului din care este format din sol, - factor determinant în aciditatea. De exemplu, solul format pe var sau calcar șisturile, au un pH inițial ridicat. Pentru a deveni acide, ai nevoie de mai mult timp decât cele generate din granit si gresie. În plus, echilibrul acido-bazic (pH) solului afectează vârsta geologică a peisajului - timpul în care solul a fost format din materialul de pornire. Cu cât perioada de expunere la condițiile meteorologice și mai intensă a procesului, cu atât mai mare va fi îndepărtat din materialul brut din sol și, prin urmare, va fi pH mai mic. În cazul în care precipitațiile anuale depășește rata anuală de evaporare și se acumulează umezeală în sol, există un potențial ridicat de levigare a sărurilor solubile și minerale esențiale în jos profilul solului dincolo de zona de rădăcină. Treptat, solul devine mai acid. Leșierea în timpul de irigare poate determina, de asemenea, creșterea acidității solului, în funcție de intensitatea utilizării apei și a echilibrului său de bază (pH).
azot amoniacal (NH + 4), introdus în sol sau reziduul rezultat și descompunerea substanțelor organice de către bacteriile din sol, acesta este transformat în azot nitric (sare de acid azotic N03 +). Această transformare a azotului de amoniu în nitrat se datorează microorganismelor. Ca urmare a unei astfel de reacție este eliberat doi ioni de hidrogen H +, ceea ce duce la aciditate crescută a solului. In plus, ionii de amoniu sunt amestecate într-o formă concentrată, cu stratul de suprafață a solului, acestea pot fi substituite cu alți ioni de bază, cum ar fi calciu și potasiu, care sunt apoi coborâte treptat în jos profilul solului în timpul percolării. De-a lungul ultimelor decenii, acest proces este considerat a fi cauza creșterii acidității solului în locuri în care solul a fost inițial neutru sau slab alcalin.
îngrășăminte cu azot au fost utilizate în mod activ pentru cultivarea grâului și a altor culturi din 1950. Odată cu apariția în 1960 a unor noi soiuri de grâu pitic cu randament ridicat, care tind să răspundă pozitiv la utilizarea unor doze mari de îngrășăminte cu azot, adică, fără amenințarea codițe depunerea, intensitatea utilizării îngrășămintelor cu azot a crescut chiar mai mult.
Îndepărtarea calciului din recolta, potasiu și magneziu sunt de asemenea afectează oarecum acidifierea solului. Tulpinile si frunzele contin de 3-4 ori mai minerale esențiale decât semințele. Utilizarea plantelor ca furaj sau îndepărtarea paie din câmpul de mai mulți ani, la rândul său, duce la îndepărtarea ulterioară a mineralelor din domeniu, comparativ cu cazul când semințele doar curățate.
Un alt motiv pentru aciditatea crescută a solului - descompunerea materiei organice, în special în soluri foarte umede. Dacă descompunerea are loc în absența oxigenului suficient, ionii de H + sunt eliberați, o mulțime de acizi organici și o cantitate mare de dioxid de carbon (C02). Dioxid de carbon reacționează cu apa pentru a forma acid carbonic. Dacă va fi implementată drenarea solului și recuperate într-un sol de livrare de oxigen mult acid este îndepărtat din sol cu ajutorul microorganismelor sau prin alte procese chimice. Contribuția la acidifierea solului prin descompunerea materiei organice este mică. Pentru modificări minore, care apar ca rezultat al acestui proces, va dura mai mulți ani.
Efectul acidității solului asupra stării fizice și productivitatea grâului
recolta de grâu începe să scadă, cu o scădere a pH-ului solului la 5,5-6. Nivelul de scădere a randamentului cu creșterea acidității solului depinde de condițiile cultivar, tipul de sol și meteorologice din regiune. Reducerea progresivă a randamentului cu scăderea valorii pH-ului nu se datorează concentrației mai mari de ioni de hidrogen din sol mai acid. Efectul direct al acidității din concentrația mare de hidrogen în creștere de grâu a fost observată numai la pH sub 3. Reducerea productivității grâului cu creșterea schimbării aciditatea solului este solubilitatea multor ioni care conțin substanțe nutritive.
Solubilitatea anumitor ioni este crescută într-o asemenea măsură încât ele devin toxice pentru grâu. Ionii alții, dimpotrivă, devin insolubile într-o așa măsură încât planta îi îi lipsește. O concentrație mare de aluminiu sau mangan în solurile neutre nu prezintă o toxicitate, dar conduce la o reducere dramatică a randamentului soluri acide. Aluminiu nu joacă un rol important în creșterea de grâu, dar mangan, cupru și zinc influențează în mod semnificativ acest proces.
Valoarea pH scăzută poate duce, de asemenea, la faptul că cuprul, zincul și bor devin toxice. În acest caz, concentrația ridicată a acestor ioni poate cauza simptome plantelor simptome de deficiență de nutrienți. Concentrațiile mari de aluminiu și mangan solubil poate fi o piedică în absorbția, transportul sau utilizarea unor substanțe nutritive pentru plante, și anume calciu, potasiu, fosfor, magneziu și molibden. Aceasta duce la o deficiență în sol a acestor elemente, deși ar fi de ajuns pentru grâu în diferite condiții această cantitate de nutrienți. deficit de fosfor este un factor semnificativ în soluri acide, deoarece se leaga de fier și aluminiu în compusul insolubil. deficit de fosfor disponibil poate apărea dacă valoarea pH-ului este de la celălalt capăt al scalei pH-ului, adică în soluri alcaline, în care fosforul formează, de asemenea, un compus puțin solubil. Un exemplu în acest caz poate fi fosfat de calciu.
Corectarea acidității solului
Fig. 3. Reacția chimică de var (carbonat de calciu SaSO3) și particule acide de sol, ceea ce a determinat pH-ul soluției solului devine neutră (G. Johnson, P Uzsterman și Minter D., 1988)
solurile alcaline
solurile alcaline afectează starea de grâu și productivitatea prin reducerea disponibilității nutrienților disponibile în sol (Fig. 2). Când pH-ul este egal cu sau mai mare de 8, în special fosfor devine insuficientă. se poate produce deficienta de oligoelemente, cum ar fi zinc și cupru, dar acest lucru nu afectează foarte mult productivitatea culturii (în cazul în care prezența acestor elemente nu va fi prea mică în zona de rădăcină). Banda Adăugarea de fosfor în sol alcalin, în special cu azotul de amoniu, poate ajuta la menținerea acestor micronutrienți în ea. O bandă de luare de fosfor reduce contactul cu solul, iar acest lucru contribuie la formarea de săruri mai puțin solubile, cum ar fi fosfatul de calciu. O altă influență importantă de soluri alcaline asupra creșterii, dezvoltării și randamentul de grâu este prezența excesului de sare în soluția solului.
Cchitaetsya că grâul nutrienți pentru plante va fi disponibil în mod optim, la un pH cuprins în intervalul 6,0-7,0. În cazul în care pH-ul este mai mic, substanțele nutritive cheie sunt fie mai puțin disponibile, sau dimpotrivă, devin toxice pentru plante
O mulțime de sare - stres apa
Impactul principal al sării pe plantă - rădăcini limita consumul de apă. Prin creșterea concentrației de sare în soluția solului devine rădăcini dificile absorb apa din soluția de sare. Pe soluri cu o concentrație mare de săruri în apă stresul plantelor se observă, astfel încât creșterea plantelor este oprită. Acest lucru se observă în special atunci când scăderea conținutului de umiditate a solului, deoarece aceasta duce la o creștere bruscă a concentrației de sare în soluția solului.
Ca răspuns la salinitate, direcționează energia plantelor nu este pe creștere, și să păstreze capacitatea sistemului de rădăcină de a absorbi apa. Acesta este exprimat în principal în modificări ale dimensiunii celulei. Celulele continuă să împartă, dar nu cresc în dimensiuni într-o mare măsură. -Cootvet guvernamentale, grâu cultivate pe sol salin, întotdeauna va exista dimensiuni mici. Celulele cu dimensiuni limitate apar, de asemenea, într-o cantitate mare, la părți ale plantelor care au primit stresul de apă, acestea au, în general o culoare albastru-verde închis. salinitatea solului în funcție de numărul și tipul de săruri disponibile pot fi, de asemenea, cauza dezechilibrului de nutrienți în plantă. Nivelul ridicat al conținutului de sodiu poate duce la o deficienta de calciu în plantă, și, eventual, chiar magneziu.
Planta este mai sensibilă la prezența sărurilor în timpul germinării și răsad răsărire decât într-o fază ulterioară. În stadiile incipiente de deteriorare a plantelor și a plantelor redus stau la începutul conductibilitate de 4 mmho / cm.
mlaștinile sărate pe uscat
suprafata cultivata de teren semi-aride din nordul Great Plains și alte locuri au fost pierdute din cauza mlaștinile de sare (foto 2). Multe dintre aceste soluri, precum și roca mamă în stare naturală au fost saturate cu săruri solubile, în principal, sub formă de sulfat de sodiu, calciu și magneziu. Saltmarshes formate ca urmare a excesului de apa penetrant în jos prin profilul de sol cuprinde o sare solubilă. Formează apa freatică deasupra straturilor impermeabile (argilă, șist argilos sau sol pietros) sau concentrate în straturile cu permeabilitate mare (nisip, strate de cărbune), sub care se află un strat impermeabil la apă de rocă. Un loc în cazul în care există o penetrare adâncă de apă, numit site-ul reîncărcare.
De-a lungul timpului, această apă se ridică la nivelul de 1,2-1,5 m, iar în alte locuri nivelul apei subterane poate fi de 4-5 m de la suprafață. Apoi, asupra capilarelor din sol se ridică apa freatică la suprafața solului, rezultând într-o mică porțiune poate fi formată salinitate. Prin evaporarea apei într-o creștere a concentrației de sare pe suprafața solului.
Timpul necesar pentru formarea de patch-uri solonchak depinde de cantitatea de precipitații, adâncime impermeabilă sau strat impermeabil în mare măsură, topografia suprafeței, precum și sistemele de culturi. Unele pete saline crește relativ repede, dar este încă un proces lung - aproximativ 20 de ani și mai mult. Este surprinzător faptul că patch-uri saline poate fi o problemă chiar și în zonele cu precipitații anuale de 10 inci (250 mm). Principalul motiv pentru formarea de apă subterană pete saline superficiale care formeaza este un sistem agricol în care precipitațiile disponibile utilizate ineficient. rotația Vegetable este principalul factor în infiltrarea apei și formarea surselor saline. În sol se acumulează mai multă apă decât poate reține solul în zona rădăcinii. penetrarea adâncă a apei sub zona de rădăcină este exprimat nu numai în culturile de recoltare și pete saline scăzut real, dar, de asemenea, în reducerea randamentului din cauza lipsei de umiditate pentru plante.
Când pH-ul este egal cu sau mai mare de 8, în special fosfor devine insuficientă. Banda Adăugarea de fosfor în sol alcalin, în special cu azotul de amoniu, poate ajuta la menține micronutrienti
Saltmarshes care apar din cauza de irigații
Probleme mlastini de sare cauzate de irigare, poate provoca, de asemenea, un nivel ridicat al apelor subterane. O situație în care apa ajunge la suprafață și se evaporă, ceea ce duce la acumularea de săruri. Acest fenomen poate rezulta din scurgerea apei din canale, tranșee, aplicând mai multă apă decât poate absorbi solul, și într-un număr mai mare decât plantele au nevoie, sau udarea prea mult timp pentru acest sol, iar pentru această brazdă a plantelor de cultură. Concentrația ridicată de sare în apa de irigare crește salinitatea solului în câmpul irigat indiferent de drenaj și a nivelului apelor subterane de mică adâncime.
Pentru a preveni irigare salinitatea secundară este recomandată ca urmare a furnizării de drenaj adecvate, de a utiliza apa de înaltă calitate, pentru a preveni scurgerea apei din sistem atunci când este de a traversa câmpul. Udarea trebuie efectuată în așa fel încât să nu se verse excesul de apă. În plus, aceasta ar trebui să împiedice creșterea nivelului apelor subterane.
Drenajul îmbunătățită a solului are nevoie pentru a restabili solurile saline în zonele irigate. apă pentru irigații și precipitații vor muta sare excesivă sub zona de rădăcină. Astfel, în cazul în care concentrația de sodiu este ridicată, pentru înlocuirea sodiu în calciu sol înlocuită trebuie adăugat, în cele mai multe cazuri sub formă de gips.
Solurile saline au o conductivitate electrică (EC) 4 mmho / cm, gradul de saturație al cationilor de sodiu (ESP) - mai puțin de 15%, raportul de absorbție de sodiu (SAR) - mai puțin de 13 și pH - 8.3 este mai mic (a se vedea tabelul 1.). Apariția pe suprafața unei cruste albe - un eveniment comun după uscarea solului salin. Deoarece concentrația de sodiu este relativ mică, structura solului și coeficientul de filtrare comparabil cu solurile nesolonchakovymi.
Solurile de sodiu Nesolonchakovye au o conductivitate electrică (EC) este mai mică de 4 mmho / cm, gradul de saturație al cationilor de sodiu (ESP) - mai mare de 15%, raportul de absorbție de sodiu (SAR) - mai mare de 13 și pH - în general, între 8,5 și 10.
Un număr mare de depresie de sodiu saturat produce particule de sol și materie organică. Aceste soluri au structură slabă, porozitate scăzută, coeficient redus de filtrare a aerului și a apei, precum și, de asemenea, tind să formeze pe suprafața farfurioare. Datorită coeficientului redus de disponibilitate a apei de filtrare pentru plante scade cu grâu de timp. Soda soluri (sodiu) sunt adesea găsite în zone mici în regiunile cu precipitații puține, aceste zone sunt adesea numite „pete strălucitoare“. înălțimea de grâu, puterea de creștere a plantelor și care poate fi atins recolta în astfel de locuri este de obicei mult mai mică decât în câmpurile adiacente.
solurile saline de sodiu au o conductivitate electrică (EC) este mai mare de 4 mmho / cm, gradul de saturație al cationilor de sodiu (ESP) - mai mare de 15%, raportul de absorbție de sodiu (SAR) - mai mare de 13 și pH - mai puțin de 8.3 în prezența sărurilor solubile în exces. Cu toate acestea, în cazul în săruri sunt extrași în profilul sub suprafață, fără adaos de calciu, pH-ul poate fi crescută până la 8,5, deoarece sodiu devine cation dominant. Apoi, solul poate fi sodiu și sodiu va afecta structura și alte proprietăți ale solului.
R. Dzheyms Kuk,
Departamentul Agriculturii al SUA, Serviciul de Cercetare Agricolă, Universitatea de Stat din Washington
Roger J .. Feset,
Serviciul de diseminare Corporate