Известкова́ние почв, химическая мелиорация кислых почв путём внесения известковых удобрений: кальций- или магнийсодержащих карбонатных горных пород, материалов на их основе и некоторых отходов промышленности, содержащих известь или карбонаты. Основной целью известкования является снижение почвенной кислотности, которая обусловлена присутствием ионов водорода и алюминия. Известны случаи успешного применения известкования осушённых мочарных почв с высоким содержанием поглощённого натрия и выраженными признаками слитости.

С химической точки зрения лучшим средством для снижения почвенной кислотности является карбонат кальция. При его внесении в кислые почвы происходит замена в почвенном поглощающем комплексе (ППК) водорода и алюминия на кальций:

[ППК]2H⁺ + CaCO₃ = [ППК]Ca²⁺ + H₂O + CO₂;

[ППК]2Al³⁺ + 3CaCO₃ + 3H₂O = [ППК]3Ca²⁺ + 2Al(OH)₃ + 3CO₂.

В связи с тем, что алюминий может поступать в растения из свежеосаждённого Al(OH)₃, режим известкования должен быть рассчитан на создание устойчивого во времени уровня кислотности почвы, благоприятного для роста растений.

Магний из известковых удобрений вступает в аналогичные реакции. Наряду с ионами водорода и алюминия при известковании в ППК также происходит замена на кальций или магний ионов железа и марганца.

Первым известковым удобрением был мергель. В 17-й книге «Естественной истории» Плиния Старшего содержится трактат о мергеле, применявшемся для обогащения почв Галльских провинций и островов Британии более 2 тыс. лет назад. В дальнейшем популярность приобретают жжёная (негашёная) известь, мел, известняки. В России, несмотря на то что первая посвящённая необходимости проведения известкования статья «Об удобрении земли жжёной известью» была опубликована одним из основателей Вольного экономического общества А. А. Нартовым ещё в 1771 г., этот тип мелиорации не применялся вплоть до первой половины 20 в. Одним из инициаторов практических работ по известкованию стал Д. Л. Аскинази, который в 1930 г. в соавторстве с Д. В. Дружининым и Н. П. Ремезовым выпустил первую «Инструкцию по известкованию почв».

Рекомендуемые дозы внесения известковых удобрений

Расчёт дозы извести CaCO₃ проводят на основе данных по гидролитической кислотности почвы, считая, что для полной нейтрализации 1 мэкв водорода на 100 г почвы необходимо 50 мг CaCO₃. В упрощённом варианте, принимая мощность пахотного слоя 20 см и плотность почвы 1,5 г/см³, полную дозу извести можно рассчитать путём умножения величины гидролитической кислотности на 1,5. Для оподзоленных и выщелоченных чернозёмов тяжёлого гранулометрического состава известкование рекомендуют проводить с целью нейтрализации 0,5–0,75 гидролитической кислотности. Метод определения доз извести по гидролитической кислотности принят в РФ в качестве основного для дерново-подзолистых, серых лесных почв, оподзоленных и выщелоченных чернозёмов. Для почв определённого гранулометрического состава между величинами гидролитической кислотности и рН солевой вытяжки (рН_KCl) существуют относительно чёткие корреляционные зависимости, и определение дозы извести можно проводить с помощью справочных таблиц, где указаны рекомендуемые дозы внесения CaCO₃ на основании гранулометрического состава почвы, исходной и желаемой величины рН_KCl. Более точно дозу извести можно рассчитывать по кривым буферности почв, т. е. зависимости рН почвенной суспензии от количества добавленной щёлочи (кислоты). В этом случае при расчёте можно задать планируемый сдвиг рН_KCl. Полные дозы внесения извести обычно лежат в диапазоне от 2 до 14 т/га, будучи минимальными на песчаных почвах и максимальными – на почвах тяжёлого гранулометрического состава. Безусловно необходимым считается известкование почв с рН_KCl ниже 5,0. Известкование почв с рН_KCl = 6,1 и выше рекомендуется только при рекультивации почв, загрязнённых тяжёлыми металлами и радионуклидами, а также при известковании под овощные культуры.

Единого оптимального значения показателя рН_KCl, которого нужно достичь при известковании, не существует. Диапазон желаемого уровня кислотности составляет от 5,5 до 7,5 и зависит от ряда факторов: типа и гранулометрического состава почвы, содержания гумуса, обеспеченности питательными элементами. Основную роль в выборе желаемого рН_KCl и, соответственно, дозы вносимой извести играет чувствительность основных культур севооборота к кислотности. Наиболее чувствительными к избыточной кислотности сельскохозяйственными культурами, требующими высоких доз известкования, являются сахарная свёкла, капуста белокочанная, лук, чеснок, перец, кукуруза, озимая пшеница, ячмень, клевер, люцерна, донники и др. Наименее чувствительными культурами, легко переносящими умеренную кислотность, являются картофель, рожь, овёс, люпин, лён.

Влияние известкование на почвенные свойства

Внесение полной дозы известковых материалов устраняет избыточную актуальную и обменную кислотность, снижает гидролитическую кислотность, повышает содержание кальция и магния в почвенном растворе и степень насыщенности почвы основаниями. Это приводит к многостороннему положительному влиянию на агрохимические показатели почвы:

• улучшение биологических характеристик почвы: рост количества азотфиксирующих и нитрифицирующих бактерий; рост бактерий, утилизирующих органические фосфаты; рост силикатных бактерий, разлагающих труднодоступные для растений калийсодержащие минералы; улучшение развития клубеньковых бактерий; угнетение роста грибных фитопатогенов;

• улучшение физико-химических свойств почвы (оструктуренность, водопроницаемость), прежде всего за счёт образования гуматов кальция и магния;

• снижение подвижности и, как следствие, их токсичности и накопления в растениях алюминия, тяжёлых металлов и радионуклидов;

• повышение эффективности минеральных и органических удобрений, прежде всего фосфорных и азотных.

К негативным последствиям известкования относится значительное снижение доступности для растений калия и большинства микроэлементов, за исключением молибдена. Кроме того, появление щелочной реакции почвы вследствие избыточного известкования способствует ускорению деградации почвенного органического вещества. Поэтому важными агрохимическими требованиями при проведении известкования является равномерное распределение известковых удобрений по поверхности поля, дополнительное внесение калийных и органических удобрений и микроэлементов.

Действие полных доз извести в наибольшей степени проявляется в первые 2–3 года после внесения. Последействие может сохраняться на средне- и тяжёлосуглинистых почвах в течение 8–10 лет, а на почвах лёгкого гранулометрического состава – 6–8 лет. При внесении половинных доз извести длительность её последействия сокращается приблизительно в 2 раза. Наблюдаемое обратное подкисление почв обусловлено процессами выщелачивания кальция и магния и их выносом с продукцией. Выщелачивание кальция и магния происходит главным образом вследствие внесения в почву физиологически кислых минеральных удобрений (аммиачная селитра, сульфат аммония и др.), что сопровождается поступлением в почвенный раствор анионов сильных кислот (NO₃^–, Cl^–, SO₄^–) и его подкислением. При этом усиливается подвижность оснований и происходит их вымывание из пахотного слоя почвы. Согласно существующим оценкам, вымывание кальция из кислых почв составляет 71–390 кг/га в год (в пересчёте на CaO), а магния – до 30 кг/га (в пересчёте на MgO). Суммарный вынос карбонатов кальция и магния с растительной продукцией, в свою очередь, составляет в среднем от 1,5 до 60 кг на 1 т, что соответствует 20–500 кг/га ежегодно. Для компенсации ежегодного выноса кальция и магния с урожаем и при их вымывании необходимо проводить поддерживающее известкование с периодичностью раз в 2–3 года.

Известковые удобрения

В качестве известковых удобрений в настоящее время применяют молотый известняк, известковый туф, природную известковую и доломитовую муку, мергель, негашёную известь, молотый мел, озёрную известь, магнезиальную муку, удобрения на основе природных серпентинитов. Из отходов промышленности распространение в качестве известковых удобрений получили конверсионный мел (побочный продукт производства азофоски и нитроаммофоски), сланцевая зола (отход сжигания горючих сланцев), доменные, мартеновские и электросталеплавильные шлаки (отходы производства чугуна и стали), мраморная крошка (отход мраморной промышленности), гашёная известь (отход производства хлорной извести) и дефекат (отход производства сахара); рассматривается возможность использования биоуглей, получаемых из органических остатков. Эффективность известковых удобрений увеличивается с ростом тонкости их помола.

Площадь почв, нуждающихся в известковании

В России избыточно кислые почвы занимают 35,1 млн га, что составляет около 30 % от общей площади пашни. Среди федеральных округов наибольшие площади пашни, нуждающейся в известковании, расположены в Дальневосточном федеральном округе. Очень сильнокислые и сильнокислые (рH_KCl = 4,1–4,5) почвы характерны в первую очередь для Центрального, Северо-Западного, Приволжского и Дальневосточного округов. Средне- и слабокислые (рH_KCl = 4,6–5,5) почвы преимущественно находятся в Северо-Западном, Приволжском, Уральском, Сибирском округах.