Карбонаты в почвах и урожай

Карбонаты (углекислый кальций и магний) играют важную роль в жизни почв и их плодородии. Кальций фиксирует гумус на месте его образования. Поэтому органическое вещество в карбонатных почвах практически неподвижно, а карбонатные почвы более гумусированы. Карбонаты тормозят вынос железа, тонких фракций мелкозема, они коагулируют коллоиды. Поэтому карбонатные почвы менее выщелочены, чем кислые. Они являются относительно стабильными системами. Карбонатность почв — явление, преимущественно, положительное. Однако в определенных условиях карбонатность может оказаться фактором, исключающим возможность использования почв в земледелии. Напомним, что наличие или отсутствие карбонатов можно установить с помощью 10%-ной соляной кислоты.

Карбонатные почвы могут быть типичными. В этом случае эффект вскипания прослеживается с поверхности вниз по всехму профилю. Выщелоченные карбонатные почвы вскипают с глубины 60 см и глубже.

Сведения о наличии карбонатов в почвенном профиле необходимы не только для того, чтобы принимать целесообразные решения при их использовании. Так, почвы, «вскипающие» с поверхности, не следует известковать; в почвенном растворе таких почв отсутствует железо и не происходит закупорки дрен гидроксидом этого элемента. На типичных карбонатных почвах складываются благоприятные условия для кальциелюбивых овощных культур, но отрицательные — для картофеля. Если содержание карбонатов составляет 10-15% и более от массы пахотного горизонта, то возможно заметное снижение урожая зерновых.

Появление карбонатов в профиле почв определяется тремя причинами.

1. Перемещением карбонатов с суглинистым и глинистым материалом в процессе движения ледника по Русской равнине (образование карбонатных моренных суглинистых, глинистых и др. отложений).

2. Локальным выветриванием известняков, доломитов, сланцев. Карбонатные породы такого рода встречаются, например, на территории Кировской, Пермской и других областей в контурах пермских красноцветных карбонатных суглинков и глин.

3. Накоплением карбонатов в результате заболачивания почв жесткими грунтовыми водами (гидрогенная аккумуляция карбонатов). В последнем случае гидрогенная аккумуляция карбонатов происходит в виде:

3.1. Сплошных рыхлых карбонатных горизонтов луговой извести и лугового мергеля, залегающих под слоем торфа (рис. 52).

3.2 Пропитки карбонатами песчаных дерново-глеевых почв после их осушения и формирования вторичных дерново-карбонатных почв.

3.3 Округлых и угловатых известковых конкреций в профилях суглинистых и глинистых почв зоны широколиственных лесов и лесостепи на водоразделах (в первом случае) и в поймах (во втором).

Карбонатность почв, обусловленная последней причиной, не» вызывает отрицательных последствий при их использовании, поскольку карбонаты в этих случаях включаются отдельными фрагментами в общую массу суглинка и глины. Они являются благоприятным субстратом для развития корней растений. Иная ситуация складывается при поступлении карбонатов в торфяные и песчаные почвы из жестких грунтовых вод. В этом случае под слоем торфа формируются мощные сплошные рыхлые отложения луговой извести или мергеля с содержанием карбонатов до 80-95% и более от массы. Если в ходе использования торфяных почв их органогенная толща будет полностью сработана, то на дневную поверхность выйдут подстилавшие торф сплошные карбонатные горизонты. На них возделывание всех сельскохозяйственных культур окажется практически невозможным.

Оно затруднено и тогда, когда дерново-глеевые песчаные почвы подвергаются осушению и пропитке карбонатами, которые поступают от зеркала жестких грунтовых вод с током капиллярной влаги. Происходит интенсивное насыщение кварцевого скелета этих почв карбонатами. Известь заполняет поры песка. Возникают «рукотворные» сцементированные карбонатами почвы с низким плодородием.

Вспомним и такой факт. Постройка галер в Древнем Риме велась на восточном побережье Адриатики. Римляне вырубали вековые дубовые рощи, которые произрастали на почвах, подстилаемых известняками. После вырубки лесов на склонах началась эрозия, в результате которой были смыты почвы и обнажились известняки. Несмотря на проведенные противоэрозионные работы, лес на известняках восстановить не удалось. Прошло более 20 веков, а на горах Восточной Адриатики, образованных карбонатными породами, так и не появились леса и покрытые травами долины. Карбонатные породы и здесь оказались практически бесплодными. Вместе с тем, карбонаты обычно рассматривают как важнейший мелиорант, а известкование — как одно из средств улучшения почв. Но если в почвах много извести и они карбонатны «от рождения», то хорошо это или плохо? Рассмотрим этот важный вопрос.

Повышенное содержание извести в почвенном профиле сверх определенного уровня может оказывать отрицательное влияние на растения, снижать их урожай. Абсолютные значения этого порога различны для разных культур. Так, зерновые отрицательно реагируют на повышенное содержание извести, если ее наличие в пахотном горизонте равно или выше 10%. Снижение урожая в этом случае составляет около 15%. Если содержание извести равно 40-45%, то урожай зерновых снижается почти наполовину.

Овощи-кальциефилы на карбонатных почвах дают на 20-25% более высокий урожай при содержании извести в пахотном слое до 50-60%. Устойчивы к повышенной карбонатности бобовые, снижение урожая которых наблюдается только после того, как содержание извести превысит 40% от веса пахотного горизонта. Невысокие концентрации извести до 5-7% не оказывает заметного влияния на урожай широкого набора культур — всех зерновых, подсолнечника, сахарной свеклы, плодовых растений. Вместе с тем, гречиха, картофель, лен снижают урожайность до 50% от контроля (на некарбонатных почвах), если содержание свободной извести превышает 5%. Установлено, однако, что высокое содержание извести (> 20%) может не оказывать прямого заметного влияния на плодовые деревья и их урожайность, но способствует тому, что они быстрее заканчивают свой рост и начинают отмирать.

Плодовые деревья по-разному относятся к высокому содержанию извести в почвах. По уменьшающейся устойчивости к извести их можно расположить в следующий ряд: косточковые — слива, вишня, черешня; семечковые — груша, яблоня. Значительное скопление карбонатов на глубине 1 м угнетает развитие яблони, груши, малины. Вместе с тем, в таких условиях отмечено лучшее плодоношение сливы. Установлено, что уровень продуктивности семечковых садов на карбонатных черноземах на 15-20% ниже по сравнению с выщелоченными и типичными черноземами. Основные данные, известные в настоящее время, свидетельствуют о том, что положительное или нейтральное действие извести на плодовые семечковые культуры в Нечерноземье проявляется при ее содержании в корнеобитаемых горизонтах до 12-15%. Выше этого порога возможно негативное влияние извести на эти плодовые деревья.