Известкование оказывает многостороннее положительное действие на агрохимические, биологические и агрофизические свойства почвы.
После известкования кислотность почвы в течение 3-5 лет остается нейтральной или с заданным значением рН, а затем, в силу отчуждения Ca и Mg с урожаем и выщелачивания осадками, происходит постепенное ее подкисление до исходного уровня и возникает необходимость повторного внесения извести. Периодичность известкования зависит от гранулометрического состава почв, количества осадков и уровня применения удобрений.
Поскольку климатические условия и физические свойства почв хозяйства довольно стабильны, то периодичность известкования зависит в основном от уровня применения минеральных удобрений и продуктивности севооборота, что связано с увеличением отчуждения кальция и магния урожаем, физиологической кислотностью удобрений и повышением потерь оснований от вымывания. Чем выше уровень применения удобрений и урожайность сельскохозяйственных культур, тем, интенсивнее происходит подкисление почвы и быстрее возникает необходимость повторного приведения известкования.
Изменение реакции почвы оказывает значительное влияние на процессы трансформации макро — и микроэлементов в почве. Известкование почв повышает подвижность Мо, азота почвы и удобрений и, напротив, значительно снижает доступность растениям К, B, Cu, Zn, Mn и Fe. Большое влияние на реакцию почвы оказывают минеральные и, прежде всего, азотные удобрения. Наибольшее подкисляющее действие оказывают аммонийные азотные удобрения. Систематическое их применение вызывает значительное подкисление почв, что делает их внесение без известкования не эффективным. Известкование кислых почв устраняет кислотность и заметно повышает активность микрофлоры, в т. ч. нитрификаторов. Результаты многочисленных опытов показывают, что на произвесткованных почвах эффективность физиологически кислых минеральных удобрений повышается в 2-3 раза. Аналогичная закономерность установлена также в полевых и лизиметрических опытах с меченными 15N аммонийными удобрениями, в которых известкование почвы при систематическом применении физиологически кислых сульфата и хлорида аммония увеличивало коэффициенты использования азота растениями и урожайность в 1,5-2,2 раза (Смирнов, Кидин, 1984).
При этом наиболее существенно урожайность и использование азота удобрений возрастали при известковании сильнокислых и кислых почв до рНКСl 5,5, дальнейшее повышение рН не оказывало столь значительного действия. Потребление растениями азота удобрений при систематическом их применении на кислых почвах существенно зависит от сопутствующего иона, нежели от формы. На кислых почвах использование азота мочевины, аммонийной селитры, аммиачной воды значительно выше, чем из сульфата и хлористого аммония.
Большое влияние оказывает известкование на использование растениями азота почвы. Наиболее интенсивно минерализация почвенного азота и потребление его растениями происходит при доведении рНKCl до 6,8-7 внесением повышенных доз извести.
Наряду с азотом, известкование заметно повышает подвижность фосфатов почвы и доступность их растениям, при этом положительное действие извести продолжается много лет.
Снижение токсичности Al, (Mn, Fe и других металлов) при известковании и внесении фосфорных удобрений обусловлено улучшением физиологического состояния самих растений, связыванием их в почве фосфат-ионами, а также присутствием кальция содержащихся в большинстве фосфорных удобрений. Фосфорные удобрения существенно снижают, однако полностью не устраняют токсичность подвижного алюминия. При этом не только фосфат-ионы, но содержащийся в фосфорных удобрениях кальций играет важную роль для культур чувствительных к кислотности.
Уровень содержания в почве подвижных фосфатов заметно влияет на оптимальный диапазон рН для роста растений. На слабо обеспеченных фосфором почвах наиболее высокая урожайность основных овощных и зерновых культур наблюдается при нейтральной реакции среды (рНКСl 6,5-7, а при хорошей обеспеченности растений фосфором интервал благоприятного значения рН расширяется
от 5,4 до 8,0, однако наиболее высокие урожаи сельскохозяйственных культур получены при рН 5,9-6,2.
Полевые исследования с меченными радиоактивными изотопами 32Р и 33Р фосфорными удобрениями показали, что в кислых суглинистых дерново-подзолистых и серых лесных почвах большая часть внесенного фосфора закрепляется в форме алюмо — и железофосфатов. На сильнокислых дерново-подзолистых суглинистых почвах с высоким содержанием подвижного алюминия, коэффициенты использования зерновыми культурами фосфора удобрений в год внесения составляли 8-10%, на известкованных — 15-22%.
Большое влияние известкование почв оказывает также на калийное питание растений. Основные (наиболее распространенные) калийные удобрения — KCl и K2SO4, химически нейтральны, однако из-за физиологической кислотности, обуславливаемой преимущественным потреблением растениями K+ по сравнению с Cl— и SO42—, длительное их применение вызывает подкисление почв, что требует дополнительного внесения извести. Калийные удобрения значительно меньше подкисляют почву, чем азотные, поскольку он не вымывается и большая часть используемого растениями калия не отчуждается с поля, а остается с пожнивными и корневыми растительными остатками.
Внесение извести на почвах с низким содержанием калия снижает доступность и содержание его в растениях, что требует дополнительного внесения калийных удобрений. При оптимальной и высокой обеспеченности растений калием эффективность известкования высокая на всех почвах.
Известкование заметно снижает подвижность, а, следовательно, и доступность растениям практически всех микроэлементов кроме молибдена. Поэтому при низком содержании в почве B, Cu, Co, Fe, Mn и Zn известкование может быть неэффективно и часто приводит к снижению урожайности овощных и бобовых культур. Особенно важно на произвесткованных торфяно-болотных почвах внесение медных удобрений, которые обеспечивают значительную прибавку урожая овощных и кормовых культур.
Необходимо учитывать, что известкование дерново-подзолистых и серых лесных супесчаной почв бедной бором (< 0,4 мг на 1 кг) существенно снижает урожайность свеклы, цветной и белокочанной капусты и значительно (в 4-6 раз) увеличивает заболевание сердцевинной гнилью корнеплодов свеклы, чего не наблюдается при внесении борных удобрений после известкования почв. При содержании водорастворимого бора на известкованных почвах менее 0,4 мг/кг прибавка урожая кормовой свеклы от борных удобрений составляет 4-8 т/га. По данным многочисленных опытов ВНИИА при средней обеспеченности почв микроэлементами известкование снижает содержание подвижных форм В, Zn, Cu и Mn примерно на 1-2 класса.
При возделывании относительно нетребовательных к бору злаковых культур на почвах со средним и высоким содержанием водорастворимого бора, внесение борных удобрений на кислых и произвесткованных почвах малоэффективно.
Вследствие различной чувствительности отдельных сельскохозяйственных культур к кислотности почвы и потребности в микроэлементах, а также большого разнообразия свойств почв (содержания макро — и микроэлементов, гумуса, рН, гранулометрического состава и др.) эффективность известкования кислых почв значительно варьирует. Наиболее высокие прибавки урожая от известкования наблюдаются на фоне минеральных удобрений обеспечивают люцерна и клевер, соответственно, 40-60 и 30-50 ц/га сена, сахарная и кормовая свекла — 100-200 и 300-400 ц/га корнеплодов, капуста белокочанная — 300-500 ц/га и многие другие культуры.
По данным результатов географической сети полевых опытов с удобрениями ВНИИА после известкования кислых почв урожайность полевых и овощных культур увеличивается 1,5-2 раза, а эффективность минеральных и органических удобрений возрастает в 1,4-1,6 раза.
Под влиянием известкования заметно увеличивается содержание азота, фосфора, кальция, молибдена в растениях, уменьшается содержание калия, бора, цинка, марганца и железа, существенно повышается содержание белка в зерне злаковых и бобовых культур, углеводов и витаминов — в овощах, ягодах и фруктах. По данным И. А. Шильникова (2006) каждая тонна СаСО3 в длительных полевых опытах без внесения удобрений обеспечивает прибавку урожая около 6 ц/га зерн. ед., а на фоне минеральных удобрений — 8-10 ц/га. Со временем положительное действие извести на урожайность и эффективность минеральных удобрений постепенно снижаются в результате подкисления почв.
В зависимости от биологических особенностей культур, уровня кислотности, гранулометрического состава, гумусированности почвы и содержания в ней подвижного алюминия эффективность известкования варьирует в широких пределах.
Особенно высока эффективность удобрений при известковании орошаемых земель. Так, по данным Всероссийского института кормов положительное действие извести на урожай многолетних трав и эффективность минеральных удобрений на орошаемых пастбищах в Московской области наблюдалось в течение 8 лет. Урожайность сухой массы трав, без внесения удобрений и извести (на контроле) в среднем за 8 лет составила 44 ц/га, при ежегодном внесении Р60К150 увеличилась на 43%, К180Р60К150 — 88% и N240P60K150 — на 105%. Прибавки урожая от азотных удобрений без известкования составили в зависимости от дозы 38,7 и 45,8 ц/га, или 9,9 и 10,2 кг сухого вещества на 1 кг д. в., от фосфорно-калийных — 19 ц/га, или 9 кг на 1 кг д. в. После известкования урожайность трав от удобрений в среднем за 8 лет увеличились на 35% при внесении P60K150, на 24% — при внесении N180P60K150 и на 21% — при внесении N240P60K150.
При известковании минеральных почв дозу извести в полевых и овощных севооборотах рассчитывают по полной гидролитической кислотности, однако под люцерну дозу извести следует увеличивать в 1,5 раза. Лишь при совместном известковании и фосфоритовании дозу извести, рассчитанную по гидролитической кислотности уменьшают на 20-40 %.
Известкование оказывает многостороннее позитивное действие на агрохимические, физические и биологические свойства почвы. На известкованной почве усиливаются процессы биологической фиксации атмосферного азота, аммонификации, нитрификации, снижается подвижность тяжелых металлов, повышается коэффициент гумификации растительных остатков и качество гумуса, улучшаются структура и другие свойства почвы. Известкование снижает содержание подвижного алюминия в почве, токсичность которого для растений значительно выше, чем ионов водорода. На произвесткованных почвах эффективность применения азотных и калийных повышается — в 1,3-1,5 раза, фосфорных удобрений в 1,6-2,1 раза. Повышается также доступность растениям содержащегося в почве азота, фосфора, молибдена почвы, однако заметно снижается в первые 2-3 года после известкования содержание подвижных форм бора, меди, цинка, марганца, кобальта. В то же время высокое содержание кальция в почве после известкования приводит к ухудшению калийного питания растений вследствие антагонизма между Ca2+ и К+. Поэтому после известкования требуется увеличение доз калийных и микроудобрений в 1,3-1,4 раза по сравнению с не известкованной почвой.
В зависимости от уровня применения удобрений и продуктивности культур положительное действие извести проявляется в течение 6-8 лет, по истечению которого необходимо проводить повторное известкование.
Сроки проведения повторного известкования зависят от дозы извести, гранулометрического состава почвы, количества осадков, урожайности и состава культур в севообороте. При малых дозах извести и высоких дозах удобрений и урожайности необходимость повторного известкования возникает через 4-5 лет, а при высоких дозах извести через 7-9 лет. На тяжелых почвах действие извести более продолжительное, чем на легких, где кальций быстрее вымывается из почвы.
При высокой гидролитической кислотности почвы, когда доза извести превышает 8 т/га, для снижения отрицательного действия избытка кальция на усиление минерализации органического вещества почвы и уменьшение доступности растениям калия и микроэлементов, ее можно вносить в два срока — 2/3 дозы в первый год и 1/3 спустя 2 года.
Чтобы не допустить постепенного повышения кислотности почвы в результате отчуждения кальция с урожаем и вымывания осадками, спустя 3-4 года после известкования проводят при необходимости поддерживающее внесение извести. Доза поддерживающего известкования зависит от многих факторов и, прежде всего, от количества осадков, гранулометрического состава почвы и уровня применения минеральных удобрений. Экспериментально установлено, что больше всего она зависит от осадков. Для Центральных районов Нечерноземья при среднегодовой сумме осадков 600 мм, доза СаСО3, компенсирующая потери Са2+ из почвы, составляет примерно 0,3-0,5 т/га. Для известкования лучше использовать доломитизированную известняковую муку, особенно на легких почвах.