Грунт рН

Кислотність ґрунту

Кислота визначається як речовина, яка має тенденцію до виділення іонів водню (H⁺). І навпаки, основа визначається як речовина, що виділяє гідроксильні іони (OH⁻). Усі кислоти містять іони водню, а сила кислоти залежить від ступеня іонізації (виділення іонів водню) кислоти. Чим більше іонів водню утримується обмінним комплексом ґрунту відносно основних іонів (Ca, Mg, К) проводиться, чим більша кислотність грунту.

ПРИМІТКА: Алюміній (Al) також сприяє підвищенню кислотності ґрунту, але для простоти подальше обговорення кислотності ґрунту обмежиться Н як причиною кислотності ґрунту.

Бажаний рН ґрунту для оптимального рН рослинництва Діапазон

Бажаний рН діапазон оптимального росту рослин варіюється у різних культур. Хоча деякі культури найкраще ростуть у діапазоні від 6,0 до 7,0, інші добре ростуть в слабокислих умовах. Властивості ґрунту, які впливають на потребу та реакцію на вапно, залежать від регіону. Знання ґрунту та врожаю важливо для управління рН ґрунту для найкращих показників врожаю.

Грунти стають кислими, коли основні елементи, такі як кальцій, магній, натрій і калій, що містяться в грунтових колоїдах, замінюються іонами водню. Грунти, що утворюються в умовах великої річної кількості опадів, є більш кислими, ніж грунти, що формуються в більш посушливих умовах. Таким чином, більшість південно-східних ґрунтів за своєю суттю більш кислі, ніж ґрунти Середнього Заходу та Далекого Заходу.

Formedрунти, що утворюються в умовах низьких опадів, як правило, є основними з рН ґрунту показання близько 7,0. Інтенсивне землеробство протягом кількох років за допомогою азотних добрив або гною може призвести до закислення ґрунту. Наприклад, у районах вирощування пшениці Канзасу та Оклахоми, які мають рН ґрунту 5,0 і нижче, токсичність алюмінію в пшениці та хороша реакція на вапнування були зафіксовані в останні роки.

Фактори, що впливають на кислотність ґрунту

Опади

Опади сприяють кислотності ґрунту. Вода (H₂O) поєднується з вуглекислим газом (CO₂), утворюючи слабку кислоту - вугільну кислоту (H₂CO₃). Слабка кислота іонізується, виділяючи водень (H⁺) та бікарбонат (HCO₃). Виділені іони водню замінюють іони кальцію, утримувані колоїдами грунту, внаслідок чого грунт стає кислим. Витіснені іони кальцію (Ca⁺⁺) поєднуються з іонами бікарбонату, утворюючи бікарбонат кальцію, який, будучи розчинним, вимивається з ґрунту. Чистий ефект - підвищена кислотність ґрунту.

Азотні добрива

Рівень азоту впливає на рН ґрунту. Джерела азоту - добрива, гній, бобові - містять або утворюють амоній. Це підвищує кислотність грунту, якщо рослина безпосередньо не поглинає іони амонію. Чим більша швидкість запліднення азотом, тим більша підкислення грунту. Оскільки амоній перетворюється в нітрат у ґрунті (нітрифікація), виділяються іони Н. На кожен фунт азоту у вигляді амонію потрібно приблизно 1,8 фунта чистого карбонату кальцію для нейтралізації залишкової кислотності. Крім того, нітрат, який утворюється або утворюється, може поєднуватися з основними катіонами, такими як кальцій, магній і калій, і вимиватися з верхнього шару ґрунту в надра. Коли ці основи видаляються і замінюються іонами Н, ґрунти стають більш кислими.

Рослини

Бобові, такі як соя, люцерна та конюшина, як правило, займають більше катіонів пропорційно аніонам. Це призводить до виділення іонів Н з коренів рослин для підтримання електрохімічного балансу в їх тканинах. Результат - чисте підкислення грунту.

Кислотність надр

Навіть якщо верхні 6 дюймів грунту показують рН вище 6,0, надра можуть бути надзвичайно кислими. При надрах рНОпускаючись нижче 5,0, алюміній і марганець у ґрунті стають набагато більш розчинними, а в деяких ґрунтах можуть бути токсичними для росту рослин. Бавовна та, певною мірою, соя є прикладами сільськогосподарських культур, чутливих до високорозчинних рівнів алюмінію в надрах, і врожайність сільськогосподарських культур може знижуватися в умовах низького рН надр. Якщо ви спостерігали на своєму полі ділянки низькорослих рослин, візьміть зразок надр на цих ділянках. Якщо рН грунту надзвичайно кислий (нижче 5,2), вапно слід вносити рано восени і перевертати якомога глибше.

Вапнування ґрунту

Корекція кислотності грунту за допомогою вапна є основою доброї програми родючості ґрунту. Вапно не лише коригує кислотність грунту. Він також:

Поставляє основні рослинні поживні речовини, Ca і Mg, якщо використовується доломітове вапно

Робить інші необхідні поживні речовини більш доступними

Запобігає тим, що такі елементи, як Mn і Al, є токсичними для росту рослин.

Вапняні матеріали

Вапняні матеріали містять кальцій та/або магній у формах, які при розчиненні нейтралізують кислотність грунту. Не всі матеріали, що містять кальцій і магній, здатні знижувати кислотність грунту. Наприклад, гіпс (CaSO₄) містить Са у значних кількостях, але не знижує кислотність ґрунту. Оскільки гідролізується в грунті, гіпс перетворюється на сильну основу та сильну кислоту, як показано в наступному рівнянні:

CaSO₄ + 2H₂O = Ca (OH) ² + H₂SO₄

Утворені Ca (OH) ² і H₂SO₄ нейтралізують один одного, що призводить до нейтрального ефекту ґрунту. З іншого боку, коли кальцитовий (CaCO₃) або доломітовий вапно (Ca Mg (CO₃) ²) додається в грунт, він гідролізується (розчиняється у воді) до сильної основи та слабкої кислоти.

CaCO3 + 2H₂O = Ca (OH) ² + H₂CO₃

Гідроксид кальцію є сильною основою і швидко іонізується до іонів Ca⁺⁺ та OH⁻. Іони кальцію замінюють поглинені іони Н на колоїді ґрунту і тим самим нейтралізують кислотність ґрунту. Утворена вугільна кислота (H₂CO₃) є слабкою кислотою і частково іонізується до іонів H⁺ та CO₂⁻². Таким чином, чистий ефект полягає в тому, що в ґрунті виділяється більше іонів са, ніж Н, і, отже, кислотність ґрунту нейтралізується.

Кальцитовий вапняк

Мелений вапняк містить переважно карбонат кальцію і, як правило, містить менше 1-6 відсотків магнію. Його нейтралізуюча цінність залежить від чистоти та тонкості помелу.

Доломітовий вапняк

Мелений вапняк - це суміш карбонату кальцію та карбонату магнію. У деяких штатах він повинен містити щонайменше 6 відсотків Mg класифікується як доломітове вапно. Його нейтралізуючий ефект також залежить від чистоти та тонкості помелу.

Гідратоване вапно

Гідратоване вапно (Ca (OH) ²) - це гідроксид кальцію, який іноді називають гашеним або будівельним вапном. Гідратоване вапно порошкоподібне, швидкодіюче і дещо неприємне в обробці. Значення нейтралізації коливається від 120 до 135 порівняно з чистим карбонатом кальцію. П'ятнадцять фунтів гідратованого вапна з нейтралізуючим значенням 135 еквівалентно 2000 фунтів сільськогосподарського вапна з нейтралізуючим значенням 100.

Мергелі

Маргелі - це родовища карбонату кальцію, змішані з глиною та піском, які знаходяться переважно в прибережній рівнинній частині східних штатів. Їх нейтралізуюче значення зазвичай коливається від 70 до 90 відсотків, залежно від кількості домішок, переважно глини, що вони містять. Їх корисність як вапняного матеріалу залежить від їх нейтралізуючої вартості та вартості переробки. Вони часто пластичні та грудкуваті, і перед внесенням у ґрунт їх потрібно висушити та подрібнити в порошок. У мергелі зазвичай мало магнію. Їх реакція з грунтом така ж, як і кальцитового вапна.

Основний шлак

Основний шлак є продуктом основного мартенівського способу виготовлення сталі. Кальцій, що міститься, знаходиться у формі силікату кальцію і реагує з кислотами ґрунту подібно до меленого вапняку. Його нейтралізуюче значення коливається від 60 до 70, але оскільки основний шлак, як правило, має менші частинки, ніж сільськогосподарське вапно, він, як правило, змінює рН ґрунту швидше, ніж звичайне сільськогосподарське вапно. Він також містить P₂O₅ від 2 до 6 відсотків, а також деякі мікроелементи та магній.

Наземні устричні шкаралупи

Шкаралупи устриць та інші черепашки - це в основному карбонат кальцію. Вони роблять задовільний вапняний матеріал при дрібному подрібненні і мають нейтралізуюче значення від 90 до 110. Оскільки вони складаються переважно з карбонату кальцію, вони містять мало або зовсім не містять магнію.

Рідинний вапно

Вапняний матеріал, який зазвичай називають рідким вапном, зазвичай складається з тонко подрібненого вапняку, зваженого у воді, у співвідношенні близько 50 відсотків води до 50 відсотків вапняку. У більшості випадків виробники рідкого вапна використовують дуже тонко подрібнений вапняк - більшість з яких пройде екран із 200 меш. Рідке вапно здатне змінювати рН ґрунту за відносно короткий проміжок часу. Це очевидна перевага в ситуаціях, коли вапнування було відкладено безпосередньо перед посадкою, або в ситуаціях, коли низький рН ґрунту виявляється після посадки врожаю. Майте на увазі, оскільки рідке вапно містить приблизно 50 відсотків води, це означає, що фермер, який застосовує рідке вапно з розрахунку 1000 фунтів на акр, застосовуватиме лише 500 фунтів вапняку.

Гранульоване вапно

Гранульоване вапно - це тонко подрібнений сільськогосподарський вапняк, який гранулюється за допомогою глини або синтетичних сполучних речовин для отримання гранул в діапазоні від 5 до 14 меш. Зазвичай близько 70 відсотків вихідного вапняку перед гранулюванням пропускає сита від 100 до 200 меш. Його можна розкидати звичайними розсіювачами добрив, що робить його привабливим для використання. Неопубліковані дослідження вказують на те, що гранульоване вапно повинно мати можливість реагувати на хорошу кількість опадів або зрошення на поверхні грунту, щоб розпорошити гранули до того, як їх змішати з грунтом. Якщо норми від 250 до 500 фунтів цього вапняного матеріалу змішати з грунтом до того, як гранула "розплавиться", кожна гранула може впливати на обмежений об'єм грунту та бажаний рН коригування шару плуга може не бути досягнуто.

Використання рідкого вапна та гранульованого вапна

Рідина та гранульоване вапно є чудовими джерелами вапна для використання за певних обставин, таких як: Корекція низького рН ґрунту стан після висадки врожаю; Швидка зміна рН грунту якщо вапнування відкладається безпосередньо перед посадкою культури; Для підтримання рН в оптимальному діапазоні для росту та врожайності рослин. Однак не слід залежати від цих двох вапняних матеріалів, щоб підтримувати рН ґрунту протягом повного сезону вирощування сільськогосподарських культур, якщо застосовувати його на одній четвертій рекомендованої норми вапна.

Тонкість помелу важлива при виборі вапняних матеріалів

Якість вапна вимірюється тим, наскільки ефективно вона нейтралізує кислотність грунту. Це визначається значною мірою його хімічною чистотою та розміром частинок. Чистота вапна виражається як еквівалент карбонату кальцію (CCE). Це показник того, яка частина матеріалу може реагувати з грунтом для нейтралізації кислотності в ідеальних умовах порівняно з чистим карбонатом кальцію. Вапняк повинен мати нейтралізуюче значення не менше 90 відсотків. Навіть якщо CCE вапна задовільний, він не нейтралізує кислотність грунту, якщо вапняк не буде тонко подрібнений. Намагаючись отримати більш точну оцінку вапна для вимірювання ефективності вапняного матеріалу, лабораторії випробувань ґрунту деяких штатів прийняли ефективний вміст карбонату кальцію для оцінки вапняних матеріалів. Показник ефективності отримують множенням еквівалента карбонату кальцію в рази на ефективний вміст карбонату кальцію, що базується на тонкості вапняного матеріалу.

Фактори ефективності вапнування матеріалів

Наступний приклад розрахунку "ефективної нейтралізуючої величини" (ENV), що використовується Університетом Іллінойсу, служить для ілюстрації важливості розміру часток вапна в потенційній нейтралізації кислотності грунту. ENV = Загальна ефективність тонкості x (% еквіваленту карбонату кальцію/100).

Припустимо, що вапняний матеріал має 96 відсотків еквіваленту карбонату кальцію. Після скринінгу виявляється, що вапняний матеріал має такий розподіл за розмірами частинок:

Загальний коефіцієнт ефективності тонкості можна розрахувати наступним чином для прикладу матеріалу:

+ККД 8 меш становить 5%, отже, 0,04 5 = 0,20
ККД від 8 до 30 меш становить 20%, отже, .25 х 20 = 5,00
ККД від –30 до +60 становить 50%, отже, .26 x 50 = 13,00
–60 ефективність меш становить 100%, отже, .45 х 100 = 45,00

Загальна ефективність тонкості за 1-й рік = 63,20

Отже, ефективний вміст карбонату кальцію ENV = 63,20 х (96/100) = 60,67 для цього прикладу вапняного матеріалу за перший рік.

Ці розрахунки дозволяють виробнику визначити коротко- та довгострокову вартість вапняного матеріалу, що розглядається для придбання.

Більшість держав середньої Атлантики та південного сходу використовують розчин Меліха I (подвійної кислоти) для вилучення P, K, Ca, Mg, Mn і Zn. Більшість штатів Середнього Заходу використовують розчин Брея I для вилучення P. Для K, Mg і Са, використовується ацетат амонію. У регіонах з вапняними ґрунтами, таких як західний кукурудзяний пояс та Великі рівнини, для вилучення P використовують тест Ольсена.

Фактори ефективності: терміни, розміщення та частота застосування

Терміни

Для сівозмін, що включають такі бобові культури, як люцерна або конюшина, слід застосовувати вапно, щоб забезпечити достатньо часу для реакції з ґрунтом перед тим, як садити бобові культури. В ідеалі, вапно слід вносити за три-шість місяців до висіву цільової культури. Застосування пізніше, ніж безпосередньо перед посадкою, з хорошим внесенням ґрунту все ще може бути корисним на сильно кислих грунтах. Певне зниження кислотності ґрунту все одно відбуватиметься, хоча максимальне значення рН збільшення зазвичай не досягається приблизно через рік після застосування типового сільськогосподарського вапняку.

Розміщення

Частота

Чим інтенсивніше буде рослинництво, чим вищим буде використання азотних добрив або гною, і чим більший урожай (і виведення поживних речовин), тим більша і частіша потреба буде у вапні. Відбір проб ґрунту - найкращий спосіб оцінити рН ґрунту рівні та потреба у вапні.

Надлишок лужності - природний та індукований

Якщо вода в колодязі містить значно більше натрію порівняно з кальцієм або магнієм, може існувати ризик накопичення натрію на ґрунтах, які не легко вимиваються. Це частіше викликає більшу стурбованість у посушливих регіонах, ніж у вологих. Грунти з високим природним рівнем натрію або ті, які отримали велику кількість бікарбонату натрію шляхом зрошення, можуть мати рН рівні до 8,5 або вище. Теоретично, якщо натрій не є фактором, навіть якщо застосовується велика кількість карбонату кальцію або магнію, рН ґрунту не перевищуватиме 8,2 - 8,3. При рН 8.2, карбонат ґрунту досягає рівноваги з рівнем вуглекислого газу в атмосфері. Якщо підозрюється, що зрошувальна вода доставляє значну кількість солей вапна та/або розчинних солей, зразки ґрунту слід збирати частіше для кращого контролю рН ґрунту, соленість і катіонний баланс. Також слід періодично контролювати якість зрошувальної води.

Корекція надлишкової лужності за допомогою асидуляції грунту

Елементарна сірка може бути використана для підкислення лужного грунту до бажаного рН діапазон. Він також може використовуватися для підтримки рН в бажаному діапазоні, на грунтах, які, як правило, стають лужними при управлінні. Коли елементарна сірка вноситься в грунт, вона з’єднується з киснем і водою, утворюючи сірчану кислоту. Це окислення сірки здійснюється певними мікроорганізмами, і це може зайняти від трьох до шести тижнів або довше, залежно від умов ґрунту. Чим дрібніше сірка подрібнюється, тим швидше перетворюється на сульфат і розбавлену сірчану кислоту. Швидкість зниження рН з елементарною сіркою може бути подібною до швидкості рН збільшення, викликане вапнування. Чим більше вільного карбонату кальцію присутній і чим більше буферна ґрунт, тим довше буде потрібно підкислення ґрунту. Більше сірки також знадобиться на ґрунтах із наявними вільними карбонатами. Сульфат алюмінію - це ще одна зміна, яка часто використовується в декоративному садівництві для підкислення грунту на грядках рослин. Однак його потрібно більше для отримання того самого підкислення, що і елементарна сірка, хоча це забезпечує перевагу швидшої реакції. Порівняно з елементарною сіркою, швидкість може знадобитися в два-сім разів більша. Мала ця поправка використовується у комерційному сільському господарстві.

ПРИМІТКА: Якщо є вільні карбонати, будуть потрібні більш високі норми, ніж показані. Довідково: "Підручник із західних добрив", восьме видання. Каліфорнійська асоціація добрив

Процедури

Як і при тестуванні ґрунту, важливим етапом аналізу рослин є збір зразків. Склад рослин змінюється залежно від віку, частки рослини, від якої беруть проби, стану рослини, сорту, погоди та інших факторів. Тому необхідно слідувати перевіреним інструкціям щодо відбору проб. Більшість лабораторій надають інструкції з відбору зразків різних культур, а також інформаційні аркуші та вказівки щодо підготовки та здачі зразків. Зазвичай пропонують подавати для порівняння зразки як з хороших, так і з проблемних областей, коли метою є діагностика. Оскільки досвід та знання є життєво важливими для правильного відбору зразків, сільськогосподарські радники або консультанти часто виконують цю роботу.