Кисле середовище є генетичною ознакою дерново-підзолистих, ясно-сірих, сірих та темно-сірих ґрунтів. Вони відрізняються кислою реакцією ґрунтового середовища (рНсол. 4,0-5,0), низькою ємністю поглинання та ненасиченістю на кальцій (20-50 % для пісків та супісей, 50-80 % ‑ для суглинків), а також низьким вмістом гумусу (0,5-1,5 %). Кисла реакція ґрунтового розчину також притаманна чорноземам опідзоленим, бурим лісовим та торфовим ґрунтам.
Характерною особливістю дерново-підзолистих ґрунтів є їх різко диференційований профільний поділ на горизонти вимивання і вмивання колоїдів та окислів, підвищена кислотність, ненасиченість вбирного комплексу основами, незначна буферність і низька біологічна активність
Низька природна родючість кислих дерново-підзолистих грунтів грубої гранулометрії обумовлена високою фільтрацією грунто-підгрунтя, низькою ємністю вбирання та водоакумуляційною здатністю, переважанням низхідних потоків вологи, що сприяє високій міграції водорозчинних речовин і меліорантів та вимиванню їх за межі кореневмісного шару. Як свідчить історичний досвід розвитку землеробства, основним чинником докорінного покращання агрохімічних, фізико-хімічних і фізичних властивостей кислих грунтів є їх меліорація або вапнування.
Кисла реакція буроземних та лучно-буроземних ґрунтів обумовлена невеликим вмістом у ґрунтотворній породі карбонату кальцію, промивним водним режимом, лісовою рослинністю, тощо. Вважається, що через надзвичайно розвинений кислотний гідроліз алюмосилікатів, високу біологічну активність цих ґрунтів та низький рН ґрунтового розчину, в них зосереджується відносно велика кількість рухомого алюмінію.
Реакція ґрунтового середовища (активна кислотність) прямо впливає на засвоєння рослинами поживних речовин, процеси гуміфікації-мінералізації органічних речовин, розкладу ґрунтових мінералів і коагуляції-пептизації колоїдів, мікробіологічні процеси тощо. Хоча сама по собі токсичність іонів гідрогену не є вирішальним фактором відносно родючості ґрунту, але вплив низького значення рН на живлення рослин є дуже виразним. Провідними факторами, які обмежують зростання культурних рослин при низьких значеннях pH є токсичність гідрогену, алюмінію та марганцю, дефіцит основних елементів живлення рослин (N P K) і макроелементів (Ca, Mg і Zn), підвищена рухомість важких металів, несприятливий агрофізичний стан ґрунтів (безструктурність, злитість, низька аерація і т. і.), порушення процесів білкового та вуглеводного обміну, що негативно впливає на активність ферментних систем, та мікроорганізмів.
Слід зазначити, що надлишкова кислотність суттєво погіршує загальний агроекологічний стан грунтових систем. Агроекологічна небезпека функціонування кислих ґрунтів часто пов’язана зі збідненням їх на рухомі поживні елементи, які стають дефіцитними для рослин і тварин. Особливо відчувається дефіцит такого важливого органогенного елементу, як кальцій. Через це дикі і домашні тварини відрізняються малими розмірами, часто страждають на рахіт та захворювання кісток. Птахи несуть мало яєць, а самі яйця здебільшого мають тонку і крихку шкаралупу. В регіонах розповсюдження кислих ґрунтів спостерігається дефіцит багатьох інших макро- та мікроелементів, що також негативно впливає на флору і фауну та здоров’я людей. Наприклад, через нестачу фтору спостерігається широке поширення карієсу у людей та тварин, дефіцит кобальту викликає у них таке тяжке захворювання як недокрів’я.
1.4 Продуктивність кислих грунтів.
Зростання і розвиток рослин, перебіг ґрунтових процесів, швидкість і спрямованість хімічних та біологічних процесів у великій мірі залежать від реакції ґрунтового середовища. Надлишкова кислотність ґрунтів, яка суттєво обмежує урожайність сільськогосподарських культур, ефективно усувається хімічною меліорацією, і зокрема, вапнуванням.
Найбільш сприятливі умови для засвоєння рослинами основних елементів живлення складаються при рН ґрунтового середовища, який близький до нейтрального, тобто від 5,5 до 7,0.
Багатогранність позитивної дії від внесення вапнякових меліорантів у кислі ґрунти полягає в поліпшенні їх фізико-хімічних властивостей і, перш за все, у зниженні кислотності ґрунтового розчину, підвищенні насиченості ґрунтового колоїдного комплексу іонами кальцію, збільшенні водотривкої структури, поліпшенні водного і повітряного режимів.
Систематичне окультурювання кислих ґрунтів забезпечує отримання високих та сталих врожаїв сільськогосподарських культур, рівень яких залежить від типу ґрунту, величини кислотності та гранулометричного складу (табл. 3).
Таблиця 3
| Ґрунти | Урожайність озимої пшениці, ц/га | ||
| середня | середня з високих | максимальна | |
| Дерново-підзолисті супіщані | 26,2 | 47,0 | 64,9 |
| Дерново-підзолисті суглинкові | 32,3 | 53,5 | 68,0 |
| Дерново-підзолисті глеюваті супіщані | 25,1 | 43,3 | 53,9 |
| Дерново підзолисті глеюваті суглинкові | 32,3 | 54,0 | 61,8 |
| Дерново-підзолисті глеєві супіщані | 19,9 | 29,5 | 31,5 |
| Дерново-підзолисті глеєві суглинкові | 30,4 | 39,9 | 46,0 |
| Дерново-опідзолені супіщані | 24,5 | 34,3 | 36,7 |
| Дерново-опідзолені суглинкові | 32,8 | 40,7 | 44,8 |
| Ясно-сірі лісові супіщані | 26,3 | 38,1 | 41,9 |
| Ясно-сірі лісові суглинкові | 30,5 | 44,5 | 54,0 |
| Сірі лісові супіщані | 33,0 | 58,3 | 66,3 |
| Сірі лісові суглинисті | 38,2 | 56,9 | 72,3 |
| Темно-сірі лісові суглинисті | 34,6 | 51,9 | 65,0 |
| Темно-сірі лісові глеюваті суглинкові | 28,0 | 43,3 | 49,8 |
| Чорноземи опідзолені суглинисті | 38,8 | 60,9 | 76,9 |
| Чорноземи опідзолені глеюваті суглинкові | 22,8 | 31,6 | 34,6 |
Вапнування позитивно впливає на агроекологічний стан кислих грунтів, що відображується у:
• нейтралізації ґрунтової кислотності і заміщені поглинутого іону гідрогену на іон кальцію вапняного меліоранту;
• поліпшенні азотного режиму грунтів через підсилення процесів нітрифікації та фіксацію азоту атмосфери мікроорганізмами, активізацію діяльності корисних мікроорганізмів, особливо азотфіксуючих і нітрифіцируючих бактерій, що сприяє покращенню умов для розвитку бульбочкових мікроорганізмів;
• запобіганні виникнення мікробного токсикозу при застосуванні мінеральних добрив;
• покращенні умов життєдіяльності дощових черв’яків (через створення нейтральної реакції грунтового середовища), які сприяють аерації, фільтрації й утворенню стійких водостійких агрегатів;
• перешкоджанні надходження важких металів і радіонуклідів до рослин;
• стимуляції розвитку мікроорганізмів, які мають важливе агрономічне значення, в першу чергу амоніфікаторів і нітрифікаторів
• сприянні процесів денатуралізації залишків деяких форм гербіцидів і фунгіцидів;
• зниженні забур’яненості посівів та пошкоджуваності рослин через хвороби;
• підвищені ефективності дії внесених добрив та якості отриманої продукції.
Внесене у ґрунт вапно діє і як поживна речовина, оскільки в ньому міститься кальції, четвертий за значенням із десяти найважливіших макроелементів у живленні рослин.
Позитивна дія вапнування кислих ґрунтів чітко проявляється в прирості урожаїв сільськогосподарських культур. За даними наукових закладів, застосування вапна в оптимальних нормах (5-6 тонн на один га сівозмінної площі) на сильно та середньокислих ґрунтах забезпечує прибавку врожаїв: зерна озимої пшениці – 2-4; ячменю – 3; коренів цукрового буряку 22,5-30; зеленої маси кукурудзи – 25-45 ц/га.
За умов систематичного вапнування кислих ґрунтів держава щорічно отримувала додаткової продукції у перерахунку на зернові одиниці майже 650 тис. тонн на рік (табл. 4).
Приріст урожаю основних сільськогосподарських культур на кислих ґрунтах під впливом вапнування
| pH сол. | Площа ріллі, тис.га | Середні прирости врожаю, ц/га | Додаткова продукція, тис.т |
| в перерахунку на зернові одиниці | |||
| 4,5 | 359 | 3,4 | 122,1 |
| 4,5-5,0 | 1187 | 2,6 | 308,6 |
| 5,0-5,5 | 2891 | 0,75 | 216,8 |
| Всього | 4427 | 1,46 | 647,5 |
Отже, радикальним заходом підвищення родючості кислих ґрунтів є їх хімічна меліорація (вапнування). Цей меліоративний захід значно покращує агрохімічні, фізико-хімічні та фізичні властивості кислих ґрунтів, що сприяє підвищенню врожаїв сільськогосподарських культур.
2. Напрями окультурювання кислих грунтів.
2.1 Заходи з окультурювання кислих грунтів.
При відсутності відповідних меліоративних і агротехнічних заходів відбувається погіршення агрофізичних, фізико-хімічних і біологічних властивостей ґрунтів та їх продуктивності. Тому для відновлення родючості кислих ґрунтів та отримання на них сталих врожаїв сільськогосподарських культур конче необхідна хімічна меліорація кислих і вторинно підкислених ґрунтів.