ХИМИЯ ПОЧВЫ

КАЛЬЦИЙ И МАГНИЙ. Кальциевые, магниевые и известково-магниевые доломитовые удобрения

Валовое содержание Са и Mg в литосфере соответственно равно 3,64 и 2,07%. В почвах содержание этих элементов много ниже: в среднем 1,4% Са и 0,6% Mg.

Соединения, в состав которых входят Са и Mg в почвах, можно подразделить на три группы.

а) Кальций и магний, входящие в кристаллическую решетку минералов. Следует напомнить, что высокодисперсные минералы содержат очень мало кальция в кристаллической решетке, что связано с легкой выветриваемостыо Са-содержащих минералов (как полевые шпаты). Напротив, Mg включают многие минералы высокодисперсных фракций почвы, как первичные (слюды), так и вторичные (группа монтмориллонита); в этом отношении магний аналогичен калию.

б)        Обменные Са и Mg, которые представляют в большинстве почвы основную массу обменных катионов. Исключение составляют лишь сильнокислые подзолистые почвы и красноземы. В почвах черноземного типа общие количества обменного кальция и (в меньшей мере) обменного магния очень велики, достигая десятков тонн на гектар только в пахотном слое.

в)         Простые соли Са и Mg — хлориды, нитраты, карбонаты, сульфаты, фосфаты. Двухвалентные Са и Mg дают хорошо растворимые в воде соли лишь с одновалентными анионами, а с двухвалентными и трехвалентными анионами они образуют малорастворимые соли (особенно Са). С этим связана малая подвижность этих солей. Скопление карбонатов кальция как продукта почвообразования происходит во многих почвах на той или иной глубине от поверхности. Соли Mg, как более растворимые, в больших количествах вымываются из почв с осадками и попадают в воду морей и океанов, в которой они преобладают наряду с солями Na.

Са и Mg — основные катионы почвенного раствора; их концентрация находится в подвижном равновесии с поглощенными Са и Mg и их карбонатами (там, где они присутствуют).

Потребности растений в кальции и магнии как элементах минерального питания значительно ниже, чем потребность их в калии (см.  124). Исключение составляют лишь картофель и бобовые культуры, а также лен, табак, чай, содержащие в вегетативных органах сравнительно много Са и Mg.

Из сказанного о формах кальция и магиия в почвах понятно, что в подавляющем большинстве случаев эти катионы находятся в почвах в количествах, вполне достаточных для питания растений.

Мы знаем, что кальций играет большую роль в создании благоприятных для растений, физических, физико-химических и биологических свойств почвы (ее структуры, реакции и связанной с ними интенсивности биологических процессов и подвижности питательных веществ). В случае недостатка кальция и избыточного присутствия Н+ или Na+-HOHOB улучшение свойств почвы достигается внесением соединений кальция (Са(ОН)2, CaC03, CaS04). При этом, конечно, улучшаются и условия питания кальцием. Однако случаи, когда недостаток Са для питания растений резко выражен и служит основным поводом для внесения извести в качестве удобрения, практически очень редки.

Укажем на условия, в которых этот недостаток может иметь место.

Доступность растениям Са, помимо наличия его в поглощенном состоянии, определяется и степенью насыщенности коллоидов этим катионом. Согласно ряду исследований (С. С. Ярусов, 1938; Е. И. Ратнер, 1950), доступность растениям катиона тем меньше, чем ниже степень насыщенности им почвы. При этом имеет значение, какой ион, помимо Са, находится в поглощенном состоянии; Н-ион в значительно меньшей степени подавляет доступность Са, чем ион Na.

Для иллюстрации этого положения приведем данные одного из опытов Е. И. Ратнера, в котором изучалось поступление Са в проростки из почвы с искусственно созданным различным составом обменных катионов ().видно, что присутствие 40% Na-иона почти совершенно прекращает поступление Са, хотя количество последнего составляет 60% от емкости. В то же время присутствие в поглощенном состоянии 40% Н-ионов сравнительно мало уменьшает содержание Са в проростках. Отсюда следует, что недостаток Са для питания растений скорее можно ожидать на солонцеватых почвах, чем на кислых. Е. И. Ратнер указывает, что недоступность Са растениям — одна из основных причин страдания растений на почвах со значительным содержанием поглощенного Na.

Несколько иначе дело обстоит с Mg. Легкие песчаные почвы (дерново-подзолистые и подзолистые) бедны Mg. Увеличение их кислотности приводит к усиленному вымыванию Mg, который вытесняется легче, чем Са. Верхние горизонты подзолистых почв в связи с этим содержат на 30—70% меньше Mg, чем материнские породы (К. П. Магницкий, 1952). Применение физиологически кислых удобрений приводит к еще большему обеднению легких почв магнием. Кроме того, присутствие среди обменных катионов и в почвенном растворе Н, Na, а также К и NH4 уменьшает поступление Mg в растения. В связи с этим песчаные и супесчаные почвы часто обнаруживают недостаток магния для питания растений.

В Советском Союзе недостаток магния широко распространен в легких почвах дерново-подзолистой зоны. Магниевое голодание и положительное действие магниевых удобрений отмечается в ряде стран, чаще всего на легких почвах. Недостаток магния в почве сказывается на внешнем виде растений: наблюдается общее посвет- ление листьев (частичный хлороз), который объясняется пониженным количеством хлорофилла, в состав которого входит магний.

Внесение магниевых удобрений приводит в таких случаях к значительному повышению урожаев. Так, в опытах на супесчаной почве Люберецкого опытного поля (рН солевой вытяжки 4,9; степень насыщенности основаниями 31%; подвижного Mg 6 мг/гк почвы) озимая рожь и картофель давали очень низкие урожаи, несмотря на внесение полного минерального удобрения (NPK). Внесение мела на этой почве мало повышало урожай, тогда как добавление Mg в виде MgS04 или доломита — CaC03-MgCC>3 (вместо мела) давало значительные прибавки урожая ().

На сильнокислых красноземных почвах (особенно на почвах, удобрявшихся физиологически кислыми азотными удобрениями) внесение MgS04 на фоне малой дозы извести также оказалось высокоэффективным (вегетационные опыты с кукурузой, Л. И. Корабле- ва, 1950).

Полевыми и вегетационными опытами на красноземах и подзолистых почвах Западной Грузии установлено положительное действие магниевых удобрений на субтропические культуры (Датуад- зе, 1964).

О. К- Кедровым-Зихманом (1957) установлено благоприятное действие магний-содержащих известковых удобрений (доломитов, доломитизированных известняков). Оптимальным является такое соотношение между Са и Mg, когда на 100 частей Са приходится от 40 до 80 частей Mg. Особенно важно наличие Mg в известковых удобрениях для тех культур, которые страдают от высоких доз извести {картофель, лен, люпин, сераделла).

В качестве магниевого удобрения большой интерес представляет вторичный минерал — вермикулит, содержащий 23—30% MgO; магний вермикулита — обменный катион и легко используется растениями. Кроме того, вермикулит в суспензии имеет щелочную реакцию (рН 8,5—9,4) и при внесении в кислую почву устраняет ее избыточную кислотность: повышает рН, снижает обменную кислотность, уменьшает количество подвижного А1 (Кораб- лева, 1965).

Помимо внесения разнообразных магниевых или известково-магниевых удобрений, недостаток магния устраняется систематическим внесением навоза.