Приемы мелиорации солонцовых почв

Для улучшения солонцовых почв применяются различные виды мелиораций. Наиболее часто используют: 1) химическую мелиорацию – внесение в почву соединений, вызывающих коагуляцию почвенных частиц и улучшение водно-физических свойств; 2) биологическую мелиорацию – выращивание солеустойчивых и солонцоустойчивых растений (бекмании, житняка, земляничного клевера); при этом с укосом из почвы выносятся соли и натрий; 3) фитомелиорацию – запашку в почву зеленых растений; 4) агробиологическую мелиорацию, включающую глубокую мелиоративную обработку с рыхлением иллювиального горизонта; влагонакопление с введением черных и кулисных паров, снегозадержания, полезащитных лесных полос и орошения; внесение органических и минеральных удобрений; рыхление почв с целью их пересыхания в летний период и промораживания в зимний период, что способствует повышению концентрации электролитов в почвенном растворе и коагуляции почв; 5) электромелиорацию.

Следует отметить, что почвы развиваются в направлении достижения равновесия с окружающей средой. Очаги выноса на поверхность солей – образование солонцов и солончаков обусловлены существующими потоками вещества и энергии в ландшафте. В связи с этим, локальная мелиорация не устраняет причин образования засоленных почв и через несколько лет они развиваются вновь. При коренной переделке рельефа и водного режима существующие потоки соленых вод выклиниваются на соседних территориях. С экологической точки зрения, очаги развития засоленных почв на поверхности представляют собой конуса выноса токсикантов, конечные точки существующих в природе потоков. Разумнее их оставить без изменения, направив большие усилия на повышение плодородия более ценных в агрономическом отношении почв. При небольших участках таких почв в пределах поля такой мелиорацией все-таки приходится заниматься.

При планировании мелиораций также следует учитывать, что, улучшая одни свойства почв, мы часто ухудшаем другие. Необходим поиск компромисса. Оптимумы показателей почв отличаются, в зависимости от целей мелиорации – для повышения плодородия почв, повышения урожайности сельскохозяйственных культур, оптимизации экологической ситуации. Так, например, ряду растений необходим натрий, однако, увеличение доли натрия в ППК приводит к ухудшению свойств почв, усилению миграции в грунтовые воды органического вещества и т.д. Увеличение концентрации солей в почве при ее промораживании, пересыхании приводит к коагуляции коллоидов, что улучшает структуру почв, однако, соли, ингибирующе действуют на развитие растений. Как правило, необходима комплексная мелиорация солонцовых почв, дифференцированная в зависимости от их вида.

Химическая мелиорация солонцов

Химическая мелиорация солонцов основана на том, что при замещении в ППК почв иона натрия на другие ионы, вызывающие коагуляцию частиц, химические и физические свойства почв существенно улучшаются. Наиболее часто для мелиорации солонцов применяют гипс. Он относительно дешев, достаточно растворим в воде, безвреден при использовании в больших количествах для многих культур и эффективен как на карбонатных, так и на бескарбонатных почвах.

Гипсование почв может проводиться для оптимизации свойств, процессов и режимов почв и повышения их плодородия, для оптимизации экологической ситуации, для улучшения роста и развития культур. Очевидно, что оптимизация одних компонентов экосистемы не всегда соответствует оптимизации других компонентов экосистемы. Помимо гипса, для мелиорации солонцов применяют СаС1₂, СаСО₃, серу, серную кислоту, сульфат железа, сульфат аммония, полисульфид кальция и кислые отходы производства. Среди всех мелиорантов хлористый калий наиболее пригоден для мелиорации солонцов, поскольку его можно добавлять к ирригационным водам, т.к. он обладает высокой растворимостью. Однако, он слишком дорог. Мел и известняк достаточно эффективны на осолоделых почвах. В то же время в Ставрополе успешно применяют СаСО₃ в смеси с серной кислотой (на участок вносят СаСО₃ и сверху поливают разбавленной технической серной кислотой). При этом образующееся при реакции поглощенного натрия с СаСО₃ соединение Na₂CO₃ нейтрализуется кислотой. Мелиорирующее действие резко возрастает при добавлении навоза, что связано с образованием из СаСО₃ соединения Са(НСО₃)₂, в результате взаимодействия СаСО₃ с образующейся при разложении навоза углекислотой. Все вещества, содержащие серу, применяемые для мелиорации почв, эффективны, благодаря действию на почву серной кислоты, которая входит в состав исходных продуктов или образуется в результате гидролиза или окислительной деятельности микробов.

Расчет доз гипса

Отрицательные свойства большинства солонцовых почв обусловлены обменным натрием выше 5% от емкости поглощения. Однако, в некоторых ситуациях высокая плотность, низкая водопроницаемость и другие неблагоприятные в агрономическом отношении свойства обусловлены сочетанием в ППК натрия и магния или остаточным их влиянием, когда указанных катионов в почве в поглощенном состоянии в большом количестве уже нет, а их негативное влияние на плодородие осталось. Поэтому для натриевых солонцов дозы гипса рассчитываются по степени солонцеватости, активности натрия, дзэта-потенциалу. Для малонатриевых солонцов дозы гипса рассчитываются по порогу коагуляции, принципу донасыщения. Наиболее часто количество вносимого в почву гипса рассчитывают по содержанию обменного натрия. При этом считается, что для луговых и лугово-степных солонцов не является вредным 10% натрия от емкости поглощения, но для степных солонцов хлоридно-сульфатного засоления - 5% от емкости поглощения.

Расчет доз гипса для луговых и лугово-степных солонцов проводится по формуле: Г + 0, 086(Na⁺ - 0, 1E)H ^. ПП ^. т/га (исходя из 100% СаSO₄ ^. 2H₂O), где Na⁺ - содержание обменного натрия, мг-экв/100 г; Н – мощность мелиорируемого слоя, см; ПП – плотность почв, г/см³; Е – емкость поглощения почв, мг-экв/100 г почв; 0, 086 – коэффициент перевода кальция в гипс. Для степных солонцов хлоридно-сульфатного засоления Г = 0, 086(Na⁺ - 0, 05E)H^. ПП т/га. Плотность пахотного надсолонцового горизонта (ПП) чаще равна 1, 2 г/см³, солонцового – 1, 5 г/см³, иллювиального карбонатного – 1.4 г/см³. Мощность мелиорируемого слоя (Н) составляет чаще 25-35 см. Нормы гипса обычно для луговых солонцов – 8-10 т/га, для лугово-степных и степных – 3-5 т/га. В солонцах, где содержится свободная сода, количество мелиорирующих веществ увеличивают, в соответствии с наличием карбонатов и бикарбонатов натрия. Расчет норм проводят по формуле: Г = 0, 086[(Na – 0, 1E) + (CO₃²⁺ + HCO₃^-) – 1, 0] H ^. ПП, где (СО₃^2- + НСО₃^-) – содержание данных ионов в водной вытяжке, мг-экв/100 г почвы; 1, 0 – количество этих ионов в одной вытяжке, безвредное для растений. Для магнезиальных солонцов расчет дозы гипса проводится по формуле: Г = 0, 086[(Na⁺ - 0, 1E) + (Mg²⁺ - 0, 3E)]H^. ПП.

Химический метод мелиорации наиболее эффективен в условиях увлажнения почв и орошения. В богарных условиях он может эффективно применяться лишь на луговых и лугово-степных солонцах черноземной зоны. При определении доз гипса методом донасыщения потребность почв в гипсе определяется по разности в поглощении (кальция насыщенного раствора CaSO₄) солонцом и зональной почвой, с четом мощности пахотного слоя и плотности почв.

Для разных солонцовых почв применяются как неодинаковые приемы мелиорации, так и различные мелиоранты. По Кирюшину В.И., основным направлением мелиорации солонцов в лесостепной зоне является гипсование. Эффективность этого приема доказана в широких производственных масштабах. При средней дозе гипса около 10 т/га прибавка урожайности зерновых культур составляет около 5 ц/га на протяжении 7-8 лет после однократного внесения этой дозы. В степной зоне эффективность гипсования степных солонцов намного ниже. Однако, на лугово-степных солонцах прибавка урожайности зерновых от гипсования составляет 3-4 ц/га в среднем за 8-10 лет. Вопрос гипсования луговых солонцов разработан пока недостаточно. Тем не менее в районах северной лесостепи получен значительный материал, свидетельствующий о довольно устойчивом мелиоративном эффекте этого мероприятия на солонцовых землях с залеганием грунтовых вод глубже 1, 5-2 м. В степной зоне южной лесостепи в условиях более высокого засоления почвенного профиля и минерализации грунтовых вод химическая мелиорация луговых солонцов малоперспективна.

Таким образом, первоочередным объектом гипсования являются лесостепные солонцовые комплексы с участием солонцов до 50%, на которых проводится выборочное гипсование солонцовых пятен. В степной зоне следует ориентироваться, в первую очередь, на гипсование пятен солонцов в лугово-степных комплексах с участием их до 30%. Основное направление мелиорации солонцовых почв в этой зоне – обработка плантажными трехъярусными и другими мелиоративными плугами. Этот прием при однократном применении обеспечивает устойчивое повышение урожайности зерновых культур на степных и лугово-степных солонцах на 4-6 ц/га и сена на 7-8 ц/га. На определенных категориях солонцов (средне- и многонатриевые высококарбонатные) требуется применение комплексных мелиораций, сочетающих мелиоративную обработку с применением стартовых доз гипса при поверхностном внесении с целью устранения почвенной корки и интенсификации процесса самомелиорации за счет внутрипочвенных запасов карбоната кальция).

Фитомелиорация

Важнейшим аспектом любых мелиораций является мелиорирующее воздействие на почву самих растений. Однако, по Кирюшину В.И, биологический компонент мелиорации может эффективно проявляться лишь при условии рационального подбора культур и оптимальной структуры их возделывания. В настоящее время разработаны региональные шкалы и группировки культур по соле- и солонцеустойчивости, а также по устойчивости к засухе, переувлажнению и другим неблагоприятным условиям. Тем самым созданы исходные предпосылки для решения этой задачи. Однако, на практике важно найти оптимальные сочетания культур в структуре угодья и правильно построить севообороты. Например, структура использования пашни на мелиорируемых солонцах должна предусматривать такую долю пара и набор культур, которые будут способствовать интенсивному рассолению и рассолонцеванию на фоне гипсования или мелиоративной обработки и одновременно обеспечивать оптимальный режим органического вещества с целью формирования водопрочной структуры, повышению биологической активности почвы, способствующей интенсификации обменных реакций мелиорантов с почвенным поглощающим комплексом. В данной связи, в мелиоративном севообороте следует иметь определенное соотношение однолетних культур, донника и многолетних трав. При этом перекос в сторону многолетних трав будет сдерживать интенсивность процессов рассоления в неорошаемых условиях степной зоны, а перекос в сторону зернопаровых севооборотов будет создавать дефицит органического вещества.

Агротехническая мелиорация связана с улучшением свойств почв, за счет их обработки. Под этой категорией улучшения естественных кормовых угодий понимаются такие мероприятия, которые, не решая задачи коренной мелиорации, позволяют, в то же время, существенно повысить их продуктивность. К числу таких приемов относится безотвальная обработка почвы рыхлителями РС-1, 5; РСН-2, 9; стоками СибИМЭ на глубину 30-35 см с предварительной разделкой дернины. По Кирюшину В.И., достоинство этого приема усиливается тем, что его применение не сопряжено с риском снижения плодородия почв, имеющих на небольшой глубине солевые, солонцовые, осолоделые, оглеенные горизонты, поскольку они в процессе этой обработки не извлекаются на поверхность.

Безотвальная обработка дает ощутимый эффект в относительно благоприятных по увлажнению условиях на солонцовых почвах лесостепи, на луговых и лугово-степных солонцах степной зоны, испытывающих дополнительное поверхностное и грунтовое увлажнение при условии залужения их наиболее устойчивыми к солонцеватости и засоленности многолетними травами, на сильноосолоделых почвах, на почвах, развитых на корах выветривания и морских неогеновых глинах. Данный прием не следует унифицировать и переоценивать его мелиоративное значение, что нередко происходит. Чем сильнее дифференциация почвенного профиля на элювиальный и иллювиальный горизонты и чем хуже свойства последнего, тем значительнее роль мелиоративной обработки в улучшении водно-физических параметров и водного режима почв. На солонцах значение ее усиливается мелиоративным эффектом вытеснения обменного натрия кальцием вовлекаемых в пахотный слой гипса и извести.

Многочисленные испытания различных вариантов плантажной и трехъярусной вспашки показали весьма различные результаты в зависимости от мелиоративного состояния почвы и технологии обработки. В принципе, наиболее желательно создание однородного пахотного слоя путем перемешивания элювиального и иллювиального горизонтов, благодаря чему складываются наиболее благоприятные условия для агрегации почвы, в связи с оптимизацией соотношения илистых и пылеватых частиц. Перемещение части верхнего, наиболее активного в биологическом отношении слоя почвы вниз способствует лучшему использованию его плодородия, благодаря лучшей обеспеченности влагой нижней части пахотного слоя, что особенно важно в засушливых условиях. Однако, требования однородности пахотного слоя оказываются в противоречии с ухудшением его свойств, если в верхнюю его часть вовлекаются горизонты с очень низким содержанием гумуса, глинистые, с повышенным содержанием солей или обменного натрия и др. Отсюда необходимость использования различных вариантов мелиоративной обработки и соответствующих машин.

Следует отметить, что любые мелиоративные воздействия на почву не являются, с экологической точки зрения, полностью безопасными, так как они направлены не только на изменение свойств почв, но, в конечном итоге, естественных процессов и режимов, трофических цепей и биоразнообразия. Экологическая опасность химических мелиорантов обусловлена дополнительно содержанием в них ряда токсикантов: фтора, тяжелых металлов, стронция.                 

⇐ Предыдущая567891011121314Следующая ⇒

Поделиться: