Кислотність ґрунту
Кислотність ґрунтів (англ. Soil pH) — їх властивість, зумовлена наявністю в ґрунтовому розчині водневих (Н+) іонів, що впливає на доступність поживних речовин для засвоєння коренями рослин[1]. Подається через рН (від'ємний логарифм концентрації іонів водню). Кислі ґрунти мають рН менше 7, нейтральні — близько 7, а лужні — понад 7. Найсприятливішими для росту і розвитку більшості сільсько-господарських культур і ґрунтової біоти (мікроорганізми, водорості, гриби)[2] є нейтральні та слабокислі ґрунти.[3] Організми, які надають перевагу кислим ґрунтам, називаються ацидофітами (рослини) та ацидофілами (тварини). Закислені ґрунти меліораційно розкисляють, лужні закислюють.
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]
Закислення ґрунтів відбувається як природнім чином, так і під впливом людини. Серед природних механізмів:
- Ґрунти, які розвиваються з граніту, кисліші за ті, що розробляються зі сланців або вапняків.[5]
- 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]
- Вуглекислий газ. CO2 виділяється корінням живих рослин при диханні, а також під час розпаду органічних речовин/добрив, при зростанні активності мікроорганізмів. Розчинення СО2 у ґрунтовій воді запускає безперервне утворення водневих іонів H+. Розчинений СО2 є потужним розчинником сполук кальцію, переводячи, зокрема нерозчинний карбонат кальцію CaCO3 в розчинний бікарбонат кальцію Ca(HCO2)2, котрий вимивається.[1]
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]
- Кислотні дощі. За даними ЮНЕСКО, в атмосферу надходить 109 тон/рік кислотних реагентів (газ та аерозоль) сульфуру, нітрогену, карбону і хлору. З їх окисленням і конденсацією утворюються сульфатна, нітратна, карбонатна та хлоридна кислоти, що випадають з дощами на землю[4].
- 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]
- Точно визначити рівень рН ґрунтової суміші можна лише в лабораторних умовах.
- Лакмусовий (індикаторний) папір: водний розчин лужного ґрунту забарвлює стандартний індикаторний папір в синій колір.
- 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]
За рівнем рН ґрунти поділяють на кислі, слабокислі, нейтральні та лужні: чим вищий рН, тим лужніший ґрунт.
| Ґрунти за кислотністю[1] | pH-реакція ґрунтового розчину | Типи та характеристики ґрунтів | Рослини, які надають перевагу таким ґрунтам | Корекція | |||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| pH | Дод.[3] | Клас ґрунту[4][8] | За NRCS[9] | ||||||
| Дуже сильнокислі | 3 | < 4,5 | < 4,0 (дуже кислі) | < 3.5 (ультракислі) | Кислі | Торф'яні ґрунти з верхового торфу (3.0[10], 3,5-5,5[11]) | Токсичні для коренів[8] | хвойні[12], гіпоарктичні чагарники, рослини торфовищ, багато гірських рослин (кислі силікатні породи) | Розкислення кальцієм:вапно, доломітове борошно[12], фосфоритне борошно, низинний торф, лесоподібні карбонатні суглинки, дефекат[13], органо-мінеральні компости |
| Дерново-підзолисті, дернові опідзолені, сірі лісові, буроземно-підзолисті, буроземи кислі та інші ґрунти України[3]. Глинисто-дернові[14], хвойні (4-5[11]). Дернова земля рН 5-6, листова земля[11], соснова кора (4-4,5)[11], сфагнум (4)[11]. Сирі затінені ділянки. | |||||||||
| 3.5–4.4 (екстремально кислі) | |||||||||
| Сильнокислі | 4 | 4,5–5 | 4,1-4,5 (сильно кислі) | 4.5–5.0 (дуже сильнокислі) | Гірша фільтраційність, капілярність і проникність | ||||
| 4,5-5 (кислі) | |||||||||
| Помірнокислі
(середньокислі) |
5 | 5–5,5 | 5,0-5,5 (слабо-кислі) | 5.1–5.5 (сильнокислі) | |||||
| 5.6–6.0 | |||||||||
| Слабокислі | 6 | 5,5–6 | 5,5–6 (близькі до нейтр.) | 6.1–6.5 | Сл.кис. | Верескові та дернові ґрунти[14] | більшість сільсько-господарськихкультур[3][1] | Не потребують корекції кислотності у сільському господарстві | |
| Нейтральні | 7 | 6–7 | 6,0-7,0 | 6.6–7.3 | Нейтр. | Біогумус[14], листяна, перегнійна земля | Некарбонатні, повністю насичені Ca, Mg | ||
| Слаболужні | 8 | 7–7,5 | > 7 (лужні) | 7.4–7.8 | Лужні | Перегній (компост) (8.0[11]) | багато декоративних рослин[6] | Закислення:
гіпс (гіпсування солонців); сірка (сульфатамонійні добрива), мульча чи опад хвої, торф верховий, подрібнена кора[7] (сосна)[12], свіжий гній, сечовина[15] | |
| Помірнолужні
(середньолужні) |
9 | 7,5–8 | 7.9–8.4 | Солончаки та солонці (8-9)[4], солонцюваті ґрунти[3], суглинки, глинисті ґрунти. Степ і лісостеп України: південні чорноземи, каштанові, бурі ґрунти.[6] Містять солі кальцію (крейда, вапно). | Важкі, у вологому стані в'язкі, липкі, водонепроникні.[6] Низькородючі через фіз. властивості та хім. склад.[6] Токсичні для коренів[8]. | ||||
| Сильнолужні | 10 | 8–8,5 | 8.5–9.0 | ||||||
| Дуже сильнолужні | 11 | > 8,5 | > 9.0 | ||||||
Найсприятливішими для росту і розвитку більшості сільськогосподарських культур і ґрунтової біоти є нейтральні та слабокислі ґрунти.[3]
6,5–7,5: цукрові, столові та кормові буряки, люцерна, еспарцет, капуста (найчутливіші до кислотності ґрунту).[16]
6,2 - 7,5: капуста, буряк, горох, селера, огірок, салат, цибуля ріпчаста, спаржа, петрушка, морква, ріпа.[4]
5.0-6,5: картопля, перець, боби, щавель, пастернак, гарбуз.[4]
5-7,5 (найкраще при 5,5-6,5): жито, овес, просо, гречка, картопля, льон, морква, томат (менш чутливі до підвищеної кислотності).[16]
| Сильнокис. | Помірнокислий ґрунт | Слабокислий ґрунт | Нейтральний ґрунт | Сл.луж. | ||||||||||||||||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 4.7 | 4.8 | 4.9 | 5.0 | 5.1 | 5.2 | 5.3 | 5.4 | 5.5 | 5.6 | 5.7 | 5.8 | 5.9 | 6.0 | 6.1 | 6.2 | 6.3 | 6.4 | 6.5 | 6.6 | 6.7 | 6.8 | 6.9 | 7.0 | 7.1 | 7.2 | 7.3 | 7.4 | 7.5 | 7.6 | 7.7 | 7.8 | 7.9 | 8.0 | 8.1 |
| Гречка | ||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Картопля | Огірок | |||||||||||||||||||||||||||||||||
| Морква | ||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Просо, овес (до 7,7), жито озиме | ||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Льон | Капуста | |||||||||||||||||||||||||||||||||
| Пшениця ярова | ||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Соняшник | Цукровий буряк | |||||||||||||||||||||||||||||||||
| Кукурудза, горох, конюшина, салат | ||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Томати | Конопля | |||||||||||||||||||||||||||||||||
| Пшениця озима | ||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Соя | ||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Столовий буряк, ячмінь | ||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Люцерна | ||||||||||||||||||||||||||||||||||
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].
- При цьому ускладнюється надходження в рослини фосфору, калію, сірки, кальцію, магнію, молібдену. В результаті голодування рослини можуть гинути без зовнішніх причин (таких як мороз, хвороби і шкідники).[8]
- 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]
- На коренях погано розвиваються бульбочкові нітрифікуючі бактерії: бобові культури значно гірше засвоюють азот з повітря і з добрив, він не збагачує ґрунти.[8] За підвищення рН із 6,2 до 7 кількість нітрифікуючих бактерій зростає у 55 разів. Практично не розвиваються у кислому середовищі й бульбочкові азотфіксуючі бактерії бобових[16].
- Патогенна флора натомість розмножується швидше[17]: гриби роду Fusarium та інші збудники, кореневі гнилі зернових, кила капусти й ріпаку та інших[16].
- 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.
- Великий вміст у землі важких металів, через що сповільнюється ріст і падає врожайність.
- Токсичні речовини, які в нейтральних ґрунтах вимиваються і знезаражуються, накопичуються і викликають хвороби рослин.[17]
В дуже лужних грунтах (pH 7.5-8.5):
- Залізо, марганець, фосфор, мідь, цинк, бор і більшість мікроелементів стають менш доступними рослинам через утворення нерозчинних гідроксидів.[8]
- Посилюється потрапляння катіонів, утруднюється аніонне живлення.[8]
- 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]
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:
| Тип меліораційних процедур | Розкислення
(для ґрунтів з високою кислотністю)[3] |
Закислення |
|---|---|---|
| Внесення добрив | внесення кальцієвмісних меліорантів: вапна (вапнування ґрунтів), доломітового борошна[12], дефекату, органо-мінеральних компостів, фосфоритного борошна, низинного торфу, лесоподібних карбонатних суглинків). | внесення гіпсу (гіпсування солонців); сірки (сульфатамонійні добрива), мульчі чи опаду хвої, торфу верхового, подрібненої кори[7] (сосна)[12], свіжого гною, сечовини[15] |
| Механічна обробка ґрунту | глибока оранка полів (додатково до меліоруючих добавок), неглибоке перекопування присадибних ділянок | |
| орошення (прискорює меліорацію солончаків) | ||
| Висадка сидератів | раціональна система сівозміна, посів люпину[12] | посів люцерни, гірчиці |
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, врожайність пшениці на 5-6 ц га вище, ніж до розкислення, кукурудзи – на 10-20 ц/га, а цукрових буряків – мінімум на 50 ц/га.[17]
- ↑ а б в г д е ж и к л м Agrotest. Кислотність грунту (рН) — Оптимальні значення кислотності груту для основних культур | АГРОТЕСТ. АГРОТЕСТ | Аналітична лабораторія (укр.). Процитовано 19 серпня 2022.
- ↑ а б в г д е Кислотність або рН ґрунту — основа ґрунтової хімії. Як підвищити урожайність. Superagronom.com (укр.). Процитовано 19 серпня 2022.
- ↑ а б в г д е ж и к Кислотінсть грунту — Енциклопедія Сучасної України. esu.com.ua. Процитовано 19 серпня 2022.
- ↑ а б в г д е ж и к Дідус, О. В. (2016). ВИЗНАЧЕННЯ КИСЛОТНОСТІ ҐРУНТІВ ОЛЕВСЬКОГО РАЙОНУ ЖИТОМИРСЬКОЇ ОБЛАСТІ. Студентський вісник НУВГП (ua) . № 1(6). с. 104—107. Процитовано 20 серпня 2022.
- ↑ а б в г д Чому виникає кислотність ґрунтів? — EKSPERTIZA.COM.UA. ekspertiza.com.ua (укр.). Процитовано 19 серпня 2022.
- ↑ а б в г д е ж и к Щелочные почвы: свойства, методы улучшения, подбор лиственных деревьев. www.vashsad.ua. Процитовано 19 серпня 2022.
- ↑ а б в г д Грунт і рослини. Интернет магазин комнатных растений Флер (укр.). Процитовано 19 серпня 2022.
- ↑ а б в г д е ж и к л м н п Ярошко, Марія (25 листопада 2016). Кислотність грунтів та її вплив на живлення рослин. Журнал АГРОНОМ. Все про передове вирощування сільгоспкультур. Процитовано 19 серпня 2022.
- ↑ 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.
- ↑ а б в г д е ж и к л м Як правильно закислювати ґрунт для хвойних, гортензій та вересів | Корисні статті у блозі Дім і Сад. Дім і Сад (ua) . Архів оригіналу за 20 серпня 2022. Процитовано 20 серпня 2022.
- ↑ а б в г д е ж и к л м н п р с т Н., Олена. Ґрунт для рослин. Флористікс Інфо (укр.). Процитовано 19 серпня 2022.
- ↑ а б в г д е ж и к л м н п Кислотність ґрунту - як перевірити. svitroslyn.ua (укр.). Процитовано 19 серпня 2022.
- ↑ Заришняк, А.; Сипко, А.; Стрілець, О.; Зацерковна, Н.; Зінченко, О.; Сінчук, Г.; Гончарук, Г.; Грицишина, Л.; Костащук, М. (25 березня 2019). Стабілізація кислотно-лужного балансу слабокислих ґрунтів за біологізації вирощування буряків цукрових в умовах Лісостепу України. Вісник аграрної науки (ua) . Т. 97, № 3. с. 20—27. doi:10.31073/agrovisnyk201903-03. ISSN 2308-9377. Процитовано 20 серпня 2022.
- ↑ а б в г д е ж и Чому ґрунт для кімнатних рослин потрібно підбирати індивідуально. dim-sad-gorod.com. Процитовано 19 серпня 2022.
- ↑ а б Які рослини люблять лужний грунт: список, фото - корисні статті про садівництво від Agro-Market. agro-market.net. Процитовано 20 серпня 2022.
- ↑ а б в г д е Кислотність ґрунту та вапнякові меліоранти. Agroexpert (укр.). Процитовано 20 серпня 2022.
- ↑ а б в г д е ж Як кислотність ґрунтів впливає на кількість та якість урожаїв | Журнал ECOBUSINESS. ecolog-ua.com (укр.). Процитовано 19 серпня 2022.
- Кислотінсть грунту [Архівовано 20 Квітня 2016 у Wayback Machine.] //ЕСУ
- Soil pH World Map (1998) / Atlas of the Biosphere. University of Wisconsin — Madison
- Капустіна, Катя. Ніл Кінсі: Що варто знати про рН ґрунтів? — 2020 / KURKUL: онлайн-асистент фермера.
- Ткаченко М. А., Кондратюк І. М., Борис Н. Є. Хімічна меліорація кислих ґрунтів [Монографія]. Вінниця, ТОВ «ТВОРИ», 2019. 318 с. ISBN 978-966-949-306-4
- Ярошко, Марія. Кислотність грунтів та її вплив на живлення рослин. — 25 листопада 2016 / Журнал АГРОНОМ. Все про передове вирощування сільгоспкультур.
- Дерева для лужних ґрунтів. / П. Рековець, Київський ландшафтний клуб [Архівовано 15 Травня 2013 у Wayback Machine.]