asyan.org
добавить свой файл
1
Вапняк — осадова гірська порода, що складається головним чином з кальциту з домішками глинистого матеріалу, кремнезему, оксидів заліза та інших. Найпоширеніший різновид карбонату кальцію.

Вапняк утворюється на дні морів внаслідок нагромадження органічних решток (переважно черепашок) і осадження СаСО3 з морської води. За походженням розрізняють вапняки біоґенні, хемоґенні, перекристалізовані, уламкові та змішаного генезису. Назви вапнякам звичайно надаються в залежності від особливостей компонентів або структур, що входять до їх складу (оолітові, уламкові, черепашкові, рифові).

Хім. склад чистих В. близький до кальциту, де СаО — 56 % і СО2 — 44 %. В. в ряді випадків включає домішки глинистих мінералів,доломіту, кварцу, рідше — гіпсу, піриту і органіч. залишків, які визначають назву. В. Доломітизовані В. містять 4-17 % MgO, мергелисті B. 6-21 % SiO2+R2O3. В. піщанистий і кременистий має домішки кварцу, опалу і халцедону. Колір В. переважно білий, світло-сірий, жовтуватий; присутність органічних, залізистих, марганцевих та ін. домішок зумовлює темно-сіре, чорне, буре, червонувате і зеленувате забарвлення. В. — одна з найпоширеніших осадових гірських порід. Поклади В. зустрічаються серед відкладів всіх геол. систем — від докембрійських до четвертинних; найбільш інтенсивне утворення В. відбувалося у силурі, карбоні, юрі і верх. крейді; В. становить 19-22 % від всієї маси осадових порід. Потужність товщ В. надзвичайно мінлива: від перших см до 5000 м.

Фізико-механічні властивості В. дуже неоднорідні, але мають пряму залежність від його структури і текстури. Густина В. 2,7-2,9. Межа міцності при стисненні коливається в межах 0,4-300 МПа. Морозостійкість В. досягає 300—400 циклів. В. має універсальне застосування в промисловості, сільському господарстві та будівництві. У металургії В. використовують як флюс. При виробн. вапна і цементу В. — гол. компонент. В. використовують також в хім. і харчовій промисловості: як допоміжний матеріал у виробн. соди, карбіду кальцію, мінеральних добрив, скла, цукру, паперу. Застосовують при очищенні нафтопродуктів, сухій перегонці вугілля, у виготовленні фарб, мастил, гуми,пластмас, мила, ліків, мінеральної вати, для очищення тканин і обробки шкіри, вапнування ґрунтів. В. — один з найважливіших будівельних матеріалів.

В Україні В. поширений в різновікових верствах. Високоякісний флюсовий В. видобувають у Донбасі та в Криму. Рифовий В., що становить 200—300-метрову продуктивну товщу в юрських відкладах у Кримських горах, використовують у металургійній, хімічній і будівельних матеріалів промисловості. Родовища мохуваткових та нумулітових пиляльних вапняків розробляють у Криму, Причорномор'ї, у Вінницькій, Хме-ль-ницькій, Чернівецькій та ін. областях. Унікальним природним утворенням є пасмо рифового В. неогенового віку завдовжки більш як 200 км — Товтри, або Медобори. Тут розробляють родовища В., які використовують у цементній (Нігинське род.) та цукровій (Нігинсько-Вербківське родов. у Хмельницькій, Лисогорське — у Вінницькій областях) промисловості. Родовища В. для виробництва цементу та вапна розвідані у багатьох регіонах України. Видобування вапняку, що використовується чорною металургією України, ведеться на 6 підприємствах, з яких чотири — Докучаївський флюсодоломітний комбінат, Комсомольське, Ново-Троїцьке та Балаклавське рудоуправління — є спеціалізованими, а два — Західний кар'єр та шахта № 6 — входять до складу Комиш-Бурунського залізорудного та Північного доломітового комбінатів. На балансі цих підприємств 13 родовищ, з яких 8 розробляється і 5 розвідані до глибини 150…250 м. Балансові запаси за категоріями А+В+С становлять в млн. т (1999):вапняки флюсові звичайні — 2081,3 (у тому числі по розроблюваним родовищам — 993,3);вапняки флюсові доломітизовані — 507,8 (у тому числі по розроблюваним родовищам — 409,9). Видобування В. ведеться відкритим способом.

Вапнування. Заходом для господарсько відчутного поліпшення кислих грунтів є їхнє вапнування. Про це свідчать численні дані дослідних установ і світова практика землеробства. Кожна тонна вапняного добрива дає на кислих і сильнокислих грунтах за весь час своєї дії (близько 10 років) приблизно 10 ц додаткового врожаю в перерахунку на зерно.

Головне значення вапна для родючості грунту в тому, що воно є джерелом увібраного кальцію, який запобігає втратам найціннішої частки грунту — гумусу, тому й є, так би мовити, сторожем його родючості. Зернові колосові культури з урожаєм усього 20–25 ц/га виносять понад 10 кг СаО, кукурудза й гречка — вдвічі більше, а бобові — набагато більше. Однак головною причиною збіднення грунту на кальцій є вимивання його в підгрунтові води. У вологих районах, навіть за рівня середньорічного удобрення гноєм 8–10 т/га, не можна запобігти втратам кальцію з грунту і підвищенню його кислотності. Вимивання кальцію з грунтів, що мають низьку природну родючість, — об’єктивний природний процес, якому треба протиставити штучне збагачення грунту кальцієм з допомогою внесення вапняних добрив.

У разі внесення вапна в грунті знижується вміст токсичних рухомих сполук алюмінію й заліза, підвищується життєдіяльність азотфіксуючих бульбочкових бактерій та нітрифікаторів. Вапнування сприяє мобілізації фосфатів грунту, тим самим поліпшує живлення рослин фосфором, а калій важкорозчинних мінералів переходить у рухоміші й доступніші сполуки. І, нарешті, вапнування кислих грунтів значно підвищує ефективність органічних і мінеральних добрив, особливо фізіологічно кислих. Так, за даними Інституту землеробства і тваринництва західного регіону УААН, середньорічна продуктивність сівозміни на ясно-сірих лісових грунтах за ротацію без внесення добрив становить 15,7; у разі внесення однієї норми (за гідролітичною кислотністю) вапна — 26,2; ця сама норма вапна + 10 т/га сівозмінної площі гною забезпечила 51,0, а одна норма вапна + 10 т/га гною + 1,5 норми мінеральних добрив — 75,4 ц/га зернових одиниць.

Заслуговує на увагу досвід вапнування грунтів у Німеччині. Незважаючи на те, що грунти з рН(КС1) нижче 5,5, завдяки високій окультуреності, там рідкісне явище, вапнуванню в країні приділяють велику увагу як одному з першочергових заходів підтримання сприятливої для рослин і мікроорганізмів нейтральної або слабокислої реакції грунту. Тепер у Німеччині застосовують переважно підтримуюче вапнування для поповнення в грунтах запасів кальцію й магнію, які зменшуються внаслідок вимивання й винесення рослинами та в зв’язку з підкисленням грунтів фізіологічно кислими мінеральними добривами. Норма внесення вапна при цьому становить 3,0–3,5 ц/га.

На полях із кислими грунтами, вапнування яких у повному обсязі сьогодні неможливо провести, потрібно застосовувати малі дози вапна (3–5 ц/га), вносячи його в лунки, в рядки та одночасно з передпосівним обробітком — під чутливі до грунтової кислотності й вапняних добрив культури: ячмінь, озиму пшеницю, покривну культуру конюшини, капусту. Фізіологічно та хімічно кислі мінеральні добрива, призначені для внесення на таких полях, треба нейтралізувати вапном, найкраще меленою крейдою з розрахунку 1,2–1,5 ц крейди на 1 ц сірчанокислого амонію, 1 ц — на 1 ц аміачної селітри, 0,1 ц — на 1 ц суперфосфату та 0,2 ц — на 1 ц хлористого калію. Проте внесення невеликої кількості вапна не може, звичайно, замінити вапнування повними нормами, яке слід проводити на окремих полях сівозміни за повним планом.

Наведені в таблиці 1 норми вапна потрібно уточнювати відповідно до конкретних грунтово-кліматичних умов та біологічних особливостей культур сівозміни. На досить зв’язних грунтах, особливо в зерново-бурякових сівозмінах, норми вапна доцільно збільшувати на 20–25%, а на піщаних і супіщаних грунтах, зокрема в картопляно-льонарських сівозмінах, зменшувати на 20–50%. У сівозмінах із житом, картоплею, вівсом на легких грунтах недоцільно доводити рН грунту вище 5,5–6,0, а в сівозмінах із чутливими до кислотності буряками, ячменем, люцерною, ріпаком, озимою пшеницею, овочевими культурами слід намагатися довести реакцію грунту до нейтральної (рН 6,5–7,0).

На легких грунтах доцільніше вносити вапнякове борошно, мергель та інші повільнодіючі вапняні добрива, а на важких — палене вапно й вапнякове борошно тонкого помелу. Повільнодіючі (карбонатні) форми вапна сильніше діють на другий і в наступні роки після внесення. Тому їх краще вносити під культури, які менше потребують вапнування (картопля, жито, овес, льон). У наступні роки дія таких добрив виразніше проявиться на культурах, вимогливих до вапна.

Сильнокислі грунти (з рН сольовим менше 4,5) доцільно вивести з орних земель під штучні сіножаті та пасовища із спеціальним підбором травосумішок, що стійкі й найбільш адаптовані до кислого середовища.

Показником родючості грунту є вміст гумусу. І головна роль тут, безумовно, належить органічним добривам.

За даними Інституту землеробства і тваринництва західного регіону УААН, внесення на сірому опідзоленому грунті г н о ю у кількості 15 т/га сівозмінної площі уже через вісім років забезпечує розширене відтворення родючості грунту: вміст гумусу зріс із 1,56 до 1,71%. А систематичне внесення (протягом 35 років) 10 т/га сівозмінної площі гною на кислому грунті (рН сольове 4,1) зберігає вміст гумусу та покращує його якісний склад способом синтезу цінних для структури грунту гумінових кислот, зв’язаних із кальцієм.

Слід звернути увагу власників землі на особливу роль гною не тільки як джерела живлення й підвищення потенційної родючості грунту, а й як меліоранта на кислих грунтах, що має здатність поглинати рухомі сполуки токсичного для рослин алюмінію й утримувати їх у вигляді органо-мінеральних комплексів і таким чином стримувати явища можливого вторинного підкислення під впливом мінеральних добрив. Дослідження нашого Інституту показали, що систематичне внесення протягом 35 років 10 т/га сівозмінної площі гною зумовило зниження вмісту рухомого алюмінію до 0,77 мг на 100 г грунту проти 6,0 мг до закладення досліду, що сприяло зростанню майже вдвічі продуктивності сівозміни.

Вносячи достатні для кожного типу грунту кількості гною, можна досягнути розширеного відтворення родючості або хоча б зберігати її на природному рівні й одержувати стабільні врожаї сільськогосподарських культур. Але таких кількостей гною в умовах різкого скорочення поголів’я худоби сільське господарство не може забезпечити. Нині на 1 га ріллі вносять, як водиться, 2–3 т гною (окремі господарства), за потреби, — 10–15 т. Отож, як резерв треба використовувати всі можливі види місцевих органічних добрив: торф, торфокомпости, зелені добрива, солому, побутові органічні відходи тощо.

Дослідження, проведені в умовах стаціонарних дослідів ІЗТ ЗР УААН, показали, що особливо перспективним і економічно вигідним на сьогодні, за умов недостатнього внесення чи повної відсутності гною, є сумісне використання соломи стерньових попередників і проміжних сидеральних культур.

Солома. За даними ІЗіТ ЗР УААН, застосування 4 т/га соломи на добриво (2 т/га сівозмінної площі) на фоні NРК по 60 кг д. р. стосовно впливу на гумус дещо поступається гною, але позитивна її дія очевидна.

Солома містить лише 15% води і на 85% складається із органічної речовини, дуже цінної для підвищення потенційної родючості грунту. Целюлоза, пентозани, геміцелюлоза і лігнін є вуглецевим матеріалом для грунтової мікрофлори. Це водночас основний будівельний матеріал для синтезу гумусу грунту. В складі органічної речовини соломи є всі потрібні для рослин поживні речовини, які переходять у легкодоступні форми внаслідок мінералізації грунтовою мікрофлорою. В разі внесення 4 т/га соломи в грунт надходить: органічної речовини — 3200 кг, азоту — 14–22, фосфору — 3–7, калію — 22–55, кальцію — 9–37, магнію — 2–7 кг/га, а також мікроелементів: бору — 24, міді — 12, марганцю — 116, цинку — 160 г/гектар.

Для переважної більшості зернових західної зони співвідношення маси зерна до маси соломи сучасних районованих сортів становить 0,85–1,20, в середньому можна користуватися співвідношенням 1:1, тобто маса врожаю зерна відповідає масі соломи, яка може бути використана на добриво. Співвідношення азоту до вуглецю (N:С) в соломі перебуває в межах 1: 80–100. У розкладанні соломи беруть участь грунтові мікроорганізми, які для своєї життєдіяльності споживають мінеральний азот із грунту. Для зниження депресивного ефекту обов’язковим є внесення мінерального азоту (у формі азотного добрива) в кількості 8–10 кг діючої речовини азоту на 1 т соломи. Наприклад, якщо вносимо на гектар 4 т соломи, то потрібно додати 32–40 кг азоту, що в перерахунку на аміачну селітру відповідає 1 ц. Швидкість перетворення органічної речовини соломи в грунті значною мірою залежить від ступеня її подрібнення: що дрібніше її порізано, то вищий ступінь розплющення, то швидше відбувається процес розкладання до кінцевих продуктів.

Важливу роль у процесі гуміфікації має глибина загортання соломи. За глибокого заорювання інтенсивність мікробіологічного розкладання соломи уповільнюється, а це сприяє її гуміфікації. У разі загортання соломи у верхні шари грунту й підтримання його у розпушеному стані солома під дією аеробних мікроорганізмів швидко мінералізується, поліпшуючи забезпечення рослин поживними елементами, але значно меншим буде коефіцієнт її гуміфікації.

Основним заходом боротьби з надмірною кислотністю ґрунтів є вапнування. Під час вапнування ґрунт насичується кальцієм, а вуглекислота, яка утворюється при цьому, розкладається на СО2 і Н2О. Схематично реакція взаємодії між кальцієм і ґрунтом виглядає так:

[Ґрунт] 2Н+ + СаСО3 ↔ [Ґрунт] Са++ + Н2О + СО2.

Норми внесення вапнякових матеріалів можна встановити двома методами: використовуючи рекомендовані норми і розрахункове. Рекомендовані норми внесення у ґрунт вапна (CaCO3) наведені у табл. 2.

Дози вапна (т/га) для дерново-підзолистих і сірих лісових ґрунтів з вмістом гумусу не більше 3%




рН сольове

Гранулометричний склад ґрунту

3,8-

4,0-

4,2-

4,4-

4,6-

4,8-

5,0-

5,2-

5,4-




3,9

4,1

4,3

4,5

4,7

4,9

5,1

5,3

5,5

Піщаний

4,5

4,0

3,5

3,0

2,5

2,0

1,5

1,0

-

Супіщаний

7,0

5,5

4,5

3,5

3,0

2,5

2,0

1,5

-

Легкосуглинковий

8,0

6,5

5,5

4,5

4,0

3,5

3,0

2,5

2,5

Середньосуглинковий

9,0

8,0

6,5

5,5

5,0

4,5

4,0

3,5

3,0

Важкосуглинковий

10,5

9,5

7,5

6,5

6,0

5,5

5,0

4,5

4,0

Глинистий

14,5

10,5

9,0

7,0

6,5

6,0

5,5

5,0

4,5


При розрахунковому методі дозу СаСО3 обчислюють за формулою:

ДСаСО3 = ГК х 1,5 ,

де, ДСаСО3 - доза СаСО3, т/га; Гк - гідролітична кислотність, мекв/100 г ґрунту.

Перерахунок дози СаСО3 на дозу конкретного вапнякового матеріалу роблять за формулою:

ДВМ = ;

де ДВМ - доза вапнякового матеріалу, т/га; ДСАСО3 – доза внесення чистого СаСО3, т/га; ВВМ - вологість вапнякового матеріалу, % ; ВНЧ - вміст недіючих часток, грубших за 3 мм,%; ДР - вміст СаСО3 у вапняковому матеріалі, %.

Багато ґрунтів має не кислу або нейтральну реакцію, а лужну, яка обумовлена наявністю у ґрунтовому розчині солей Na2CO3, NaHCO3, Na2SiO2, Ca(HCO3)2.

До ґрунтів з лужною реакцією відносять ті, в яких рН водної витяжки перевищує 7. Залежно від величини водного рН ґрунти поділяють на слаболужні (рН водної витяжки дорівнює 7,1-7,5), лужні (рН = 7,6-8,5) і сильнолужні (рН більше 8,5).

Лужна реакція у ґрунті створюється під час взаємодії увібраного натрію з вуглекислотою або вуглекислими солями. У цьому випадку відбувається така реакція:

[Ґрунт] 2Na+ + 2Н2О + СО2 ↔ (Ґрунт]2Н+ + Na2CO3.

Утворена сіль Na2CO3 є гідролітично лужною і у воді розчеплюється за схемою:

Na2CO3 + Н2О ↔ NaOH + NaHCO3,

NaHCO3 ↔ 2NaOH + H2O + CO2.

Величина рН водного в цьому випадку може сягати до 9-10.

Помітну лужність ґрунту викликає вуглекислий кальцій, який під час взаємодії з водою у присутості вуглексилого газу утворює бікарбонат кальцію:

СаСO3 + Н2O + СO2 ↔ Са(НСO3)2.

Величина рН водного в цьому випадку може доходити до 8-8,5.

Як і увібраний натрій, так і лужне середовище розчину в цілому негативно впливають на ґрунт. Зокрема, під впливом натрію у зволоженому ґрунті відбувається сильна пептизація органічних і мінеральних колоїдів, які переходять у рухомий стан та переміщуються вниз. Це призводить до руйнування колоїдної частини, структури і різкого погіршення фізичних властивостей. Одночасно лужна реакція пригнічує діяльність мікроорганізмів і погіршує поживний режим ґрунту.

Для ліквідації надмірної лужності ґрунт гіпсують. При цьому відбувається заміна увібраного натрію на кальцій:

[Ґрунт]2Nа+ + CaSO4 ↔ [Ґрунт] Са++ + Na2SO4.

Утворений сірчанокислий натрій є фізіологічно нейтральною сіллю і не шкідливий для рослин. Під час дощів або поливів ця сіль розчиняється у воді і вимивається вниз.

Дозу гіпсу обчислюють за формулою:

ДГ = 0,086 (Na -0,1) х ТМШ х ЩС,

де ДГ- доза гіпсу, т/га; Na - вміст обмінного натрію, мекв/100 г ґрунту; ТМШ - товщина меліоративного шару, см; ЩС- щільність складення ґрунту, г/см3.