Основные приемы мелиорации солонцов

Химическая мелиорация

Основная причина отрицательных агрономических свойств солонцов, как отмечалось ранее, – наличие в поглощающем комплексе солонцовых горизонтов большого количества обменно-поглощенного натрия. Поэтому наиболее эффективным средством повышения плодородия солонцовых почв является замена натрия кальцием гипса или другой солью кальция или железа.

2 Na⁺ Ca²⁺

[ППК^–] Mg²⁺ + CaSO₄ ↔ [ППК^–] Mg²⁺ + Na₂SO₄

Ca²⁺ Ca²⁺

Замена натрия в поглощающем комплексе солонцов кальцием гипса приводит к нейтрализации щелочности почвы, так в раствор поступает нейтральная соль (сульфат натрия). Прежде всего нейтрализуется активная щелочность в результате реакции натрия карбонатов с образованием нерастворимого карбоната кальция и нейтральной легкорастворимой соли сульфата натрия.

При удалении натрия из двойного электрического слоя и при насыщении коллоидов кальцием (двухвалентный катион) уменьшается содержание водопептизируемого ила и, как следствие, снижается набухаемость, усадка, липкость, твердость сопротивление почвы при обработке. Происходит необратимая коагуляция коллоидных систем и образование водопрочной структуры, уменьшается плотность почвы в гипсованных горизонтах, увеличивается пористость, улучшается водопроницаемость, тем самым создаются условия для выноса сульфата натрия из мелиорированного слоя в нижележащие слои почвы и в грунтовые воды.

В сухие периоды растворимые соли (побочные продукты мелиорации) из нижележащих горизонтов и грунтовых вод (если они залегают не глубже 3 м) с капиллярной влагой могут подтягиваться в верхний слой, что приводит к вторичному засолению и осолонцеванию. При упаривании в почвенном растворе увеличивается концентрация ионов натрия, сдвигается химическое равновесие между твердой и жидкой фазами и натрий почвенного раствора может вытеснить часть кальция из почвенного поглощающего комплекса. Эти реакции идут быстрее и глубже, если поступающий раствор содержит соду. Чтобы устранить возможность вторичного осолонцевания и засоления и увеличить продолжительность действия гипса, необходимо применять все способы накопления и сохранения влаги на мелиорированных солонцах. Особенно быстро вторичные соли перемещаются вниз при орошении.

По данным П.С. Панина [53], в процессе фильтрации воды через толщу гипсованных солонцов в поглощающем комплексе почв увеличивается доля обменного магния, а с фильтрационными токами воды из горизонтов, расположенных ниже гипсованного, наряду с другими солями вымывается сода.

В период рассолонцевания значительная часть внесенного гипса расходуется на реакции с гидрокарбонатом магния и на вытеснение обменного магния из поглощающего комплекса. В нижележащей толще сернокислый магний реагирует с коллоидами и вытесняет из них натрий, то есть при внесении гипса в солонцах идет сложный комплекс реакций замещения.

Норму гипса устанавливают по содержанию обменно-поглощен­ного натрия в ППК, согласно формуле

N = 0,086 (Na – 0,05 EКО) · H ·dv,

где N – норма гипса (CaSO₄ · 2H₂O), т/га;

Na – содержание обменно-поглощающего натрия, мг·экв./100 г почвы;

ЕКО – емкость катионного обмена, мг·экв./100 г почвы (0,05 – при расчетах норм гипса допускают, что 5% натрия от ЕКО многонатриевых солонцов может остаться в почве, так как это количество натрия не оказывает отрицательного действия на свойства);

Н – мощность гипсуемого слоя, см;

dv – плотность солонцового горизонта, г/см³;

0,086 – пересчет мг·экв. Na в гипс, т/га.

Поскольку на практике применяют мелиоранты, содержащие балласт, то для получения фактической дозы внесения мелиоранта расчетную норму гипса N умножают на процент гипса в мелиоранте и делят на 100.

Для малонатриевых солонцов норму гипса рассчитывают методом донасыщения пропорционально дефициту кальция в составе обменных катионов [46]. Метод основан на поглощении почвой кальция из раствора кальциевых солей (ацетата или хлорида кальция, гипса). По методике, разработанной в ОмСХИ, параллельно определяют поглощение кальция солонцом и зональной почвой. По разности величин поглощения этими почвами находят потребность солонцов в кальции. Метод прост в исполнении, подходит как для малонатриевых, так и для многонатриевых солонцов и получил широкое распространение в Западной Сибири.

Позднее З.И. Воропаевой и А.И. Парфеновым был разработан «Способ определения количества гипса для почв солонцовых комплексов», на работу получено авторское свидетельство об изобретении № 2002 111514/13 (012165). Способ определения количества мелиоранта включает подготовку насыщенного водного раствора гипса, контактирование его с почвой и отделение с последующим определением норм мелиоранта по расчетному натрию, при этом унифицированы подготовка раствора гипса и контактирование его с солонцом.

В качестве мелиорирующих веществ используют не только гипс, но и другие соли кальция, серную кислоту и сульфат железа. Перспективен фосфогипс – отход производства суперфосфата. В соответствии с техническими условиями (ТУ-6-08-418-80) фосфогипс должен содержать не менее 80% гипса, не более 1–2% фосфорных соединений и 0,3% фтора. В отличие от гипса он слабо слеживается при хранении на открытых площадках, но при высыхании образует комки, смерзается при температуре ниже –6ºС, при оттаивании не теряет своих свойств. Наиболее удобным местом гипсования распаханных солонцов является паровое поле, вспаханное отвально на глубину 20–22 см. Вспашка облегчает выборочное внесение гипса на пятна, которые после нее легко обнаруживаются, а последующие обработки пара в летне-осенний период обеспечивают лучшее перемешивание почвы с гипсом. Гипс вносится поверхностно разбрасывателями РУМ-8, 1-РМГ-4, КСА-3, АРУП-8, РУП-8 с последующей заделкой дисковыми орудиями (БДТ-7, БДТ-3, ЛДГ-10, ЛДГ-15) на глубину 12–15 см не позднее следующего дня.