Химическая мелиорация почв

УДК 631.8(075.8) 
ББК 40.40я73 
 
К48

Р е ц е н з е н т ы : 
кафедра агрохимии, почвоведения и сельскохозяйственной  
экологии Гродненского государственного аграрного  
университета (заведующий кафедрой кандидат  
сельскохозяйственных наук, доцент Е. Б. Лосевич); 
доктор сельскохозяйственных наук, доцент Ю. В. Путятин

К48
Клебанович, Н. В.
Химическая мелиорация почв : учеб.-метод. пособие / 

Н. В. Клебанович. – Минск : БГУ, 2019. – 175 с.
ISBN 978-985-566-785-9.

Представлена эволюция взглядов на питание растений и способы 

его улучшения, описан состав культурных растений, раскрыты важные 
для их питания свойства почв, приведены особенности известкования 
почв Беларуси. Охарактеризованы свойства минеральных и органических удобрений и принципы их аграрного применения, а также структура системы агрохимического обслуживания сельского хозяйства. Освещены основные экологические проблемы, связанные с применением 
удобрений и  мелиорантов.
Для студентов учреждений высшего образования, обучающихся по 

специальности 1-31 02 01 «География (по направлениям)».

УДК 631.8(075.8) 
ББК 40.40я73

 
ISBN 978-985-566-785-9 
© Клебанович Н. В., 2019 
 
© БГУ, 2019

ВВЕДЕНИЕ

Термин «мелиорация» происходит от латинского melioratio – улучшение. Мелиорация представляет собой систему организационно-хозяйственных и технических мероприятий в целях коренного улучшения 
неблагоприятных природных условий для наиболее эффективного использования природных ресурсов и особенно земли. Обычно выделяют 
два основных вида мелиорации: техническую и сельскохозяйственную. 
Под термином «мелиорация» чаще всего подразумевают гидротехническую мелиорацию.

Сельскохозяйственная мелиорация включает мероприятия по улучшению почвенных условий для повышения продуктивности сельскохозяйственного производства. Обычно имеют в виду регулирование 
водно-физических свойств. Но по масштабам работ и частоте воздействия на почву их превосходят химические способы воздействия на почву с целью ее улучшения. Химическая мелиорация – система приемов 
химического воздействия на почву для улучшения ее свойств и повышения урожая.

Химическую мелиорацию можно разделить на солеобогатительную 
и кислоторегулирующую. Солеобогатительная мелиорация – это мероприятия по увеличению содержания в почве необходимых питательных 
веществ, в первую очередь внесение органических и минеральных удобрений; кислоторегулирующая – мероприятия по созданию благоприятной реакции почвенной среды. Сюда относятся известкование, гипсование, кислование.

Вопросы внесения удобрений и применения кислоторегулирующих мелиорантов изучаются в первую очередь агрономической химией, или просто агрохимией, – одной из важнейших сельскохозяйственных наук. Агрономическая химия – наука о взаимодействии растений, 
почвы и удобрений в процессе выращивания сельскохозяйственных 
культур, о круговороте веществ в земледелии и использовании удобрений для увеличения урожая, улучшения его качества и повышения плодородия почв. Теоретическая основа агрохимии – изучение процесса 
питания растений и взаимодействия «почва – растение – удобрение».

С точки зрения географа, сравнительно большее значение имеют те 
аспекты применения средств химизации в сельском хозяйстве, которые 
изменяют почву. По этой причине спецкурс, читаемый уже несколько 
десятилетий студентам кафедры почвоведения и земельных информационных систем БГУ, назван химической мелиорацией. Он не противопоставлен агрохимии, а скорее дополняет и развивает ее в плане экологического воздействия агрохимических средств и пространственных 
особенностей их применения. В данном учебно-методическом пособии 
сравнительно мало внимания уделяется системе удобрения сельскохозяйственных культур и много – вопросам химической мелиорации 
в узком смысле слова и экологическим аспектам применения средств 
химизации.
Часто в литературе под химической мелиорацией понимают лишь 
ее кислоторегулирующие виды, из которых в Беларуси развито только 
известкование кислых почв.
В целом питание растений и, как результат, образование органических веществ – это сложный физиологический процесс преобразования энергии в клетках, а применение удобрений – самое эффективное 
средство вмешательства человека в этот процесс. Главная задача оптимизации питания – управление круговоротом и балансом химических 
элементов в системе «почва – растение» с целью повышения урожаев 
или изменения их состава путем определения точных параметров круговорота всех биогенных элементов с учетом особенностей выращивания и специфики различных видов и сортов культурных растений при 
заданных уровнях продуктивности. Роль средств химизации (агрохимических) особенно велика при интенсивных технологиях земледелия.
Минеральное питание – один из основных регулируемых факторов, 
используемых для управления ростом и развитием растений с целью 
создания высокого урожая хорошего качества. Регулирование других 
факторов роста – света, тепла, влаги – широко применяется в закрытом грунте. В полевых условиях изменять влажность можно при орошении или осушении. В аграрном производстве приходится, как правило, приспосабливаться к имеющимся условиям в области солнечной 
радиации и осадков, подбирая соответствующие культуры, сорта и приемы агротехники.

1

ОбщИЕ ВОпрОсы 
хИмИчЕскОй мЕлИОрацИИ

1.1. Значение химизации земледелия

Главная задача земледелия – эффективное использование солнечной радиации для создания органического вещества. Уникальным аппаратом для этого служит растение, содержащее хлорофилл. Наземные 
растения ежегодно извлекают из атмосферы 20 млрд т углерода в форме 
СО2 (1,3 т/га), а вся совокупность растений – 150 млрд т. Ежегодно образуется 400 млрд т новых органических веществ (из них 115 млрд т – 
на суше). Однако коэффициенты использования фотосинтетически 
активной солнечной радиации (ФАР) на создание органического вещества низки – 0,5–3 %. Максимально возможным считается КПД 28 %.

Из основных факторов жизни растений человек может существенно 

влиять лишь на поступление веществ в растение. С этой целью практикуют применение средств химизации, т. е. проведение химической мелиорации. Весьма важен строго дифференцированный подход к использованию удобрений с учетом обеспеченности почв доступными формами 
элементов питания, особенностей питания различных культур. Доступность элементов питания растениям важна с таких точек зрения, как 
продуктивность, качество урожая, экономическая эффективность.

Проблемы питания растений пересматриваются обществом, появляются новые идеи для базового понимания использования питательных веществ в почво-растительных процессах, чтобы избежать избытка 
на богатых почвах (умеренная зона) и снабдить растения пищей в условиях ограниченного доступа (тропики). Сравнительно новой проблемой 
питания растений может быть расширение области между достаточным 
и избыточным количеством питательного элемента в почве. Обсуждаются два подхода к ее расширению: техническая парадигма точного земледелия и экологический аналоговый подход, основанный на функци

ях фильтра и комплементарности компонентов в системе применения 
средств химизации.

Жизнь тесно связана с плодородием почвенного покрова Земли. Чтобы его сохранить, необходимо вернуть почве все, что выносится с поля 
с урожаем. Именно поэтому страны, не обеспеченные условиями, которые определяют плодородие почв, по закону природы прекращают свое 
существование, а поддерживающие эти условия обеспечивают себе длительное существование и богатство. Длительное могущество Римской империи было основано именно на устойчивом получении большого количества зерна и другого продовольствия. Рост населения планеты и числа 
голодающих и недоедающих людей, изменение рациона питания, а следовательно, увеличение спроса на продукты питания потребовали существенной интенсификации сельскохозяйственного производства. В связи с этим большинство цивилизованных стран уделяют особое внимание 
развитию высокопродуктивного земледелия, проблемам воспроизводства плодородия почв и обеспечения населения продуктами питания.
Одним из мощных факторов интенсификации земледелия и растениеводства являются минеральные и органические удобрения (ОУ). 
В системе мер повышения урожаев американские ученые наибольший 
удельный вес (в %) отводят удобрениям – 41, далее гербицидам – от 13 
до 20, благоприятным погодным условиям – 15, гибридным семенам – 
8, ирригации – 5 и прочим факторам – от 11 до 18. Немецкие ученые 
половину прироста урожая относят на счет применения удобрений, 
французские – от 50 до 70 %, российские – до 50–60 %. По этой причине потребление минеральных удобрений в мире постоянно растет, достигнув 180 млн т действующего вещества (д. в.), из которых 58 % приходится на азотные, 24 – фосфорные и 18 % – на калийные удобрения. 
Но если в 1970– 80-х гг. максимум потребления удобрений приходился 
на США, страны Европейского союза и СССР, то спустя 30 лет центр 
их применения сместился в азиатские страны – прежде всего в регионы Восточной и Юго-Восточной Азии. В настоящее время лидирующее 
место среди основных стран – потребителей минеральных удобрений 
(в млн т д. в.) занимает Китай – 54, далее Индия – более 20, США – 20, 
страны Западной и Восточной Европы – около 20.
Даже при наличии благоприятных погодных условий АПК любой 
страны может функционировать стабильно и прибыльно только при значительной поддержке государства. Уровень поддержки сельского хозяйства в Финляндии, например, равен 72 %, в Швеции – до 76, Японии – 
60, Австралии – около 44, Канаде – 35, в США – варьирует от 26 до 40 % 
к стоимости валовой продукции, в России – 1–5 %. Уровень поддержки 

аграрного сектора в Беларуси точно не известен, но он достаточно велик. 
Косвенным подтверждением важности государственных субсидий может служить факт резкого снижения уровня применения минеральных 
удобрений с 2015 г. после отмены субсидий на удобрения.

В первую очередь субсидии должны выделяться на удобрения как 

средство наиболее существенного увеличения урожайности. Помимо 
этой основной цели, средства химизации также выполняют важные 
экологические функции в агроэкосистемах:

 
•регулирование круговорота биогенных элементов в агроценозе;

 
•оптимизация параметров показателей плодородия и основных химических и физико-химических свойств почвы;

 
•усиление деятельности физиологических барьеров, препятствующих поступлению токсических элементов и веществ в растения;

 
•инактивация подвижных форм тяжелых металлов и снижение их 

поступления в растения;

 
•улучшение радиологической ситуации в агроэкосистеме;

 
•создание оптимального культурного агроландшафта за счет комплексного агрохимического воздействия на его звенья;

 
•снижение эрозионной опасности почвенного покрова за счет развития более мощной корневой системы, улучшения физических и химических свойств почвы на удобренных площадях агроэкосистем;

 
•регулирование биологической активности и улучшение структуры микробоценозов;

 
•повышение устойчивости культурных растений к грибковым 

и другим заболеваниям;

 
•улучшение химического состава и питательной ценности продукции.
Обобщение мирового научного и практического опыта позволило 

определить основные подходы к разработке рациональных систем применения минеральных удобрений, которые легли в основу концепции 
четырех правил. Согласно этой концепции, удобрения должны вноситься в наиболее подходящей форме и виде, в оптимальной дозе, в необходимые сроки и наилучшим способом. Подсчитано, что каждый 
человеко-час, затраченный на производство минеральных удобрений 
в промышленности, сохраняет до 255 человеко-часов в сельском хозяйстве. Землепользование в настоящих условиях должно базироваться на рациональном применении удобрений, дифференцированном 
воздействии на систему «почва – растение» и предусматривать следующие аспекты:

 
•получение высококачественных и безопасных отечественных продуктов питания и сырья для промышленности;

•
•полную•реализацию•генетического•потенциала•сортов•возделываемых•культур•при•получении•запрограммированных•урожаев;
•
•уменьшение•зависимости•продуктивности•растений•от•погодных•

факторов;

•
•исключение•загрязнения•окружающей•среды•при•интенсивном•

использовании•отходов•в•качестве•удобрения.

1.2. История развития агрохимических знаний

Для•философов,•а•затем•и•ученых•питание•растений•представляло•

большой•интерес•еще•с•древности.•История•экологических•открытий•
в•процессе•питания•растений•наполнена•неправильными•представлениями•и•неправильными•теориями.•Попытки•объяснить•этот•процесс•
предпринимали•многие•выдающиеся•личности,•ученые•того•времени.•
Современные•знания•(которые•часто•кажутся•очевидными•и•простыми)•
являются•плодом•великого•коллективного•труда•ученых.

Знания•о•повышении•плодородия•почв•с•помощью•удобрений•накапливались•в•результате•практической•деятельности•земледельцев.•Например,•египтяне•знали•о•плодородии•грязи•Нила,•а•вавилоняне•открыли•для•
себя•ценность•навоза.•Плиний•сообщает,•что•жители•Майнца•использовали•«белую•землю»,•известковый•мергель,•для•удобрения•своих•полей.•
Римляне•признали•преимущества•зеленого•удобрения,•культивирования•
бобовых•культур.•В•конце•I•тысячелетия•древесная•зола•активно•использовалась•в•качестве•удобрения•в•Центральной•Европе.•Широко•известны•
факты•применения•зеленого•удобрения•в•Римской•империи•и•на•территории•Египта,•гипсования•–•в•аридной•зоне.•У•древних•авторов•существовало•представление•о•жирах•почвы,•от•которых•зависит•плодородие.•Эти•
представления•позднее•развились•в•гумусовой•теории•питания•растений.
Уже•в•Древней•Греции•люди•интересовались•жизненными•процессами•растений,•способом•их•питания.•В•Одиссее•(VIII•в.•до•н.•э.)•Гомер•
упоминает•навоз•как•материал,•который•улучшает•рост•растений.•Кроме•навоза,•уже•в•древности•были•известны•полезные•свойства•компоста,•соломы,•останков•животных,•илов,•зеленых•удобрений,•даже•золы,•
костей,•мергеля,•извести•и•гипса.•Анаксагор•(500–428•гг.•до•н.•э.)•писал,•что•растения•–•«душистые»•организмы,•обладающие•способностью•
реагировать•на•условия•окружающей•среды,•например•испытывать•печаль•или•радость.•Аристотель•(384–322•гг.•до•н.•э.)•учил,•что•растения•
берут•пищу•из•почвы•через•корни•в•готовом•виде,•т.•е.•в•форме•органических•веществ.•Он•также•предположил,•что•они•имеют•внутреннюю•
жизнь,•которая•проявляется•в•способности•мыслить•и•помнить.•Теоф

раст (ок. 370–287 гг. до н. э.), самый блестящий ученик Аристотеля, 
благодаря углубленным исследованиям по систематике, морфологии, 
географии и физиологии растений внес эпохальный вклад в биологию 
и сформулировал различия между животным и растительным миром. 
Он классифицировал растительный мир на четыре группы, которые 
описывали приблизительно 500 видов растений (данная классификация 
поддерживалась до XVI в.), показал способы их воспроизводства и использования в различных сферах, выявил, что вегетативные структуры 
включают корень, стебель и листья.
Первым в Риме, кто привел ряд инструкций и рекомендаций, ведущих к умной системе управления фермой для достижения коммерческой 
эффективности (трактат «Сельское хозяйство»), был Маркус  Порциус 
Катон (234–149 гг. до н. э.). Он поделился советами по посеву, удобрению почвы, выращиванию виноградных лоз и оливковых деревьев. Основным девизом этой работы стало получение максимальной прибыли 
от земледелия с низкими расходами. В Древнем Риме армия включала 
около 500 000 солдат в конце периода республики (конец I в. до н. э.) 
и почти 750 000 солдат в более позднее время и требовала больших поставок продовольствия. Один солдат потреблял 1/3 т пшеницы в год. Изза экспансионистских войн и большого спроса на продукты питания для 
армии римляне инвестировали в земледелие – в основном в крупномасштабное производство виноградной лозы, оливок или зерна.
В Средние века достижения Античности ушли в небытие, но мировые знания были приняты арабами и вновь открылись в эпоху Возрождения. Оживление научной мысли произошло после открытия университетов (Болонья, Париж, Оксфорд, Кембридж, Падуя, Тулуза, Рим, 
Орлеан, Флоренция, Пиза, Коимбра), где учебная программа включала и экологические науки. В то время многие врачи, философы, ботаники и священнослужители описывали природу и питание растений. 
Они выходили на поле и наблюдали, что и где растет. В Средние века 
внимание было обращено на взаимосвязь между урожайностью растений, их ростом и развитием на разных почвах. В XII–XV вв. из 1 кг зерен 
получали 3–4 кг зерна, тогда как в настоящее время – до 50 кг. Знания 
о питании растений были низкие, а аграрная экономика – хищнической, поскольку растения не удобрялись и необходимость возврата питательных веществ игнорировалась.
В ранний современный период, XVI–XIX вв., наука о питании растений начала развиваться, особенно на основе химии. Люди стали проводить хорошо продуманные эксперименты в области питания растений. Особенно известно тщательно спланированное исследование 

бельгийца Жана ван Гельмонта (1579–1644). Он посадил иву весом 
5 фунтов в контейнер, заполненный 300 фунтами почвы. Дерево росло 
в течение пяти лет, поливалось ливневой водой (без минеральных компонентов). Полученная масса ивы составляла 164 фунта, а одновременное уменьшение массы почвы – только 2 унции. Ван Гельмонт сделал 
вывод из этого чрезвычайно трудоемкого эксперимента: «Вся масса ивы 
была произведена только из воды», а это означает, что вода являлась 
единственной доступной пищей для растущего дерева. Этот, казалось 
бы, очень убедительный эксперимент был повторен многими выдающимися учеными того периода в Англии, Франции, Германии и России. 
Они способствовали укреплению этой неправильной тео рии питания 
растений в течение длительного времени. В результате на протяжении 
почти двух столетий (XVII–XVIII) преобладало мнение, что растительная биомасса поступает из воды. Это и понятно, поскольку в те времена 
феномен фотосинтеза был еще неизвестен и люди не знали углекислого 
газа, не допускали, что «еда» для растений может находиться в воздухе.
Ван Гельмонт отверг доминировавшую тогда концепцию четырех 

элементов (земля, огонь, воздух и вода), полагая, что только вода и воздух являются «реальными элементами». Отказ от этой концепции дал 
импульс для дальнейших исследований питания растений.
Фрэнсис Бэкон (1561–1626) в работе под названием «Сильва Сильварум», опубликованной через 25 лет после его смерти, описал один 
из первых экспериментов в области минерального питания растений. 
В этих экспериментах, касающихся прорастания семян и роста пшеницы, он добавил к гидропонике помет животных, золу, соль, известь, 
морской песок и сажу и проанализировал полученные результаты. При 
выращивании растений в гидропонике Бэкон также наблюдал рост наземных растений и не мог избежать неправильных интерпретаций в этой 
области. Он представил «неверный» тезис о том, что почва необходима 
только для удерживания растений в вертикальном положении.
Джон Вудворд (1655–1728), английский ученый, продемонстрировал развитую исследовательскую интуицию, предсказывая в какой-то 
мере важность почвы в питании растений. В простом эксперименте, 
где он помещал мятую ветку в три среды (дистиллированная вода, вода 
из Гайд-парка и та же вода с добавленной почвой), он показал, что вопреки тому, что утверждал Ван Гельмонт, почва – это материал, из которого формируется растительная биомасса (а не из воды).
В XVII в. Марчелло Мальпиги (1628–1694) обратил внимание на зеленые листья как важный орган растительного питания. Мальпиги, итальянский биолог и врач, будучи сыном фермера, управлял фермой, по

этому и интересовался плодородием и питанием растений. Его взгляды 
дали импульс началу исследований по фотосинтезу растений.

Примерно в 1800 г. проблема питания была критической в Европе. 

В 1798 г. Мальтус изложил свои пессимистические тезисы, отметив, что 
количество пищи может увеличиваться только в арифметической прогрессии, в то время как население росло геометрически. Это было одной 
из причин того, что в начале XIX в. гуано, по предложению Александра 
фон Гумбольдта (1800), и чилийская селитра, по рекомендации Тадеуша 
Хенке (1810), стали использоваться в качестве удобрений.
В середине XVIII в. наблюдался большой интерес к возделываемым 

растениям (с точки зрения их питательных значений) в качестве пищи 
для людей, кормов для животных и натуральных лекарств. Джозеф Пристли (1733–1804), английский химик, обнаруживший кислород, показал, что растения, в отличие от животных, очищают воздух, так как выделяют кислород. Однако эксперименты позволили ему сделать такой 
вывод не при любых обстоятельствах.
М. И. Ломоносов (1711–1765) утверждал: «Питание растениям доставляет воздух, почерпаемый листьями», «Чернозем произошел от согнития животных и растительных тел со временем». М. Комов (1750–
1792) в трактате «О земледелии» раскрыл роль навоза как удобрения для 
сохранения влаги, для улучшения структуры, одним из первых написал 
о важной роли извести для повышения урожаев сельскохозяйственных 
культур. А. Т. Болотов (1738–1833) в труде «О навозных солях» выдвинул идею, что доступные растениям питательные вещества образуются 
из органических удобрений.
Ян Инген-Хауз (1730–1799), голландский биолог, физиолог и химик, первым заявил, что растения выделяют кислород, что означает, 
что они «очищают» воздух только при солнечном свете; в темноте они 
испускают углекислый газ. Результаты его исследований стали важным 
шагом, который привел к выяснению механизма питания растений путем ассимиляции углекислого газа.
Первым ученым, который применил принципы современной химии 

Лавуазье и использовал результаты ранних экспериментов по питанию 
растений, был Николя-Теодор де Соссюр (1767–1845), швейцарский 
химик и ботаник, пионер в области исследований фитохимии и физиологии растений. Он рассматривал, в частности, фотосинтез и баланс 
химических соединений (включая углекислый газ и воду), производимых травянистыми растениями. В работе под названием «Химические 
исследования растений» он отметил, что атмосфера – основной источник углерода в растении, а почва – лишь поставщик компонентов золы 
и воды. По этой причине на основе точных экспериментов в сочетании