ДЛИТЕЛЬНОЕ  ПОСЛЕДЕЙСТВИЕ  ХИМИЧЕСКОЙ  МЕЛИОРАЦИИ  НА  СОЛЕВОЙ  СОСТАВ  ПОЧВЫ

Клименко  Ольга  Евгеньевна  

канд.  с.-х.  наук,  ст.  научн.  сотр.,  РБУ  РК  Никитского  ботанического  сада  —  национального  научного  центра»,  РФ,  г.  Ялта,

E-mail:  

Prolonged  aftereffect   of  chemical  amelioration   on  a  salt  composition  of  soil

Olga  Klymenko

candidate  of  Science,  senior  research  worker  of  State  Institution   Republic  of  Crimea   “ Nikitsky  Botanical  Gardens  —  National  Scientific  Centre”,  Russia,  Yalta

АННОТАЦИЯ

Исследован  солевой  состав  темно-каштановой  слабосолонцеватой  почвы  в  Присивашье  Крыма,  подверженной  ощелачиванию,  через  23  года  после  мелиорации.  Установлено,  что  внесение  мелиорантов  оказало  длительное  последействие  на  солевой  состав.  Внесение  их  на  поверхность  способствовало  накоплению  и  перераспределению  солей  в  профиле,  внесение  на  глубину  —  большему  выносу  солей,  особенно  при  использовании  фосфогипса.  Внесение  железного  купороса  на  глубину  вызвало  также  вынос  ионов  Сl^¯,  Na⁺  и  Са²⁺,  но  привело  к  накоплению  сульфата  магния. 

ABSTRACT

A  study  of  а  salt  composition  dark  chestnut  alkaline  soil  Sivash  Crimea  subject  to  alkalization  23  years  after  reclamation  has  been  carried  out.  The  introduction  of  ameliorants  had  an  aftereffect  on  the  salt  composition.  Adding  them  to  the  surface  of  the  soil  promoted  accumulation  and  redistribution  of  salts  in  the  profile,  adding  to  the  depth  —  greater  removal  of  salts,  especially  when  using  phosphogypsum.  Adding  green  vitriol  to  a  depth  sulfate  caused  removing  of  ions  Cl¯,  Na⁺,  Ca²⁺,  but  led  to  accumulation  of  magnesium  sulfate.

Ключевые  слова:   химическая  мелиорация;  длительное  последействие;  темно-каштановая  слабосолонцеватая  почва.

Keywords :  chemical  reclamation;  long  aftereffect;  dark  chestnut  weakly  alkaline  soil.

Ощелачивание  почв,  вызванное  орошением  пресными  водами  и  связанное  с  процессами  рассоления  и  рассолонцевания,  отмечается  на  всех  оросительных  системах  юга  Украины,  России,  Казахстана  и  др.  [2;  3;  6].  Оно  проявляется  в  образовании  и  увеличении  содержания  соды  и  гидрокарбонатов  натрия  и  магния.  Степень  ощелачивания  почв  степного  Крыма,  связанная  с  длительным  орошением  из  Северо-Крымского  канала  (СКК),  невелика  и  максимальное  количество  щелочных  солей  образуется  в  основном  в  слое  50—100  см,  что  не  является  токсичным  для  полевых  культур.  Однако  для  плодовых  культур,  которые  очень  чувствительны  к  щелочным  солям,  присутствие  соды  в  любых  количествах  и  увеличение  содержания  гидрокарбонатов  натрия  и  магния  до  0,2—0,3  смоль(экв)/кг  почвы  может  привести  к  сильному  угнетению  растений  и  значительным  потерям  урожая  [5].  Кроме  того,  плантажная  вспашка  —  обязательный  агротехнический  прием  при  закладке  сада  также  способствует  образованию  щелочных  солей  вследствие  усиления  обменных  процессов  [4]. 

Для  нейтрализации  щелочных  солей  в  орошаемых  солонцеватых  почвах  и  солонцах  и  повышения  их  плодородия  применяют  химическую  мелиорацию,  то  есть  внесение  в  почву  кислотосодержащих  или  кислотообразующих  веществ.  Это  гипс,  фосфогипс  (ФГ),  железный  купорос  (ЖК),  минеральные  кислоты  и  др.  [1].  Нашими  исследованиями,  проведенными  на  темно-каштановых  почвах,  подверженных  ощелачиванию,  показано,  что  внесение  ФГ  и  ЖК  приводило  к  нейтрализации  щелочных  солей,  образованию  в  почве  гипса,  увеличению  содержания  водорастворимого  и  обменного  кальция,  повышению  содержания  элементов  питания  и  т.  д.  [5].  Было  показано  также,  что  интенсивное  воздействие  мелиорантов  на  солевой  состав  почвы  продолжалось  в  течение  четырех  лет  после  внесения.  Далее  их  действие  затухало,  и  делался  вывод  о  повторном  (периодическом)  внесении  мелиорантов  в  почву  для  поддержания  содержания  токсичных  щелочных  солей  на  уровне  ниже  критического  для  плодовых  культур.  Однако  некоторыми  исследователями  отмечалось  более  длительное  последействие  различных  мелиоративных  приемов  от  10  до  50  лет  [1].  В  связи  с  этим  целью  нашего  исследования  было  проследить  длительное  последействие  мелиорантов  на  солевой  состав  почвы  через  23  года  после  проведения  мелиорации. 

Объектом  исследования  была  темно-каштановая  слабосолонцеватая  почва  на  желто-бурых  лессовидных  глинах.  В  почве  было  обнаружено  повышенное  содержание  гидрокарбонатов  натрия  и  магния  в  слое  60—100  см  и  наличие  соды  на  глубине  ниже  80  см,  что  вызвало  угнетение  деревьев  персика  [5].  На  этих  почвах  располагался  сад  персика,  который  был  посажен  в  1975  году  (колхоз  «Родина»  Джанкойского  района,  Крым).  Сад  орошался  водой  из  СКК  по  бороздам.  Для  изучения  влияния  мелиорации  на  свойства  почвы  осенью  1989  года  был  заложен  стационарный  полевой  опыт.  В  качестве  мелиорантов  использовали  ФГ  и  ЖК-отходы  ЗАО  «Крымский  титан».  Мелиоранты  вносили  на  поверхность  почвы  и  на  глубину  50  см,  так  как  максимум  щелочных  солей  располагался  в  этом  слое  почвы.  Контролем  служили  участки  без  внесения  мелиорантов. 

Дозы  внесения  мелиорантов  были  рассчитаны  на  полную  нейтрализацию  гидрокарбонатов  натрия  и  магния  и  соды  в  слоя  почвы  0—120  см,  где  размещается  основная  масса  корней  плодовых  культур.  Максимальная  расчетная  доза  мелиорантов  для  данной  почвы  составила  4  т/га. 

Сад  персика  эксплуатировался  до  2000  г.  После  окончания  эксплуатации  этот  участок  перешел  в  залежь,  остались  лишь  пни  не  выкорчеванных  деревьев.

Почву  для  анализа  отбирали  сплошной  колонкой  по  20-ти  см  слоям  почвы  до  глубины  120  см,  с  тех  же  участков  и  вариантов  опыта  через  23  года  после  внесения  мелиорантов  (2012  г.).  Солевой  состав  водной  вытяжки  определяли  по  ГОСТ  26423-85—26428-85.  По  результатам  водных  вытяжек  рассчитывали  сумму  солей,  количество  гидрокарбонатов  натрия  и  магния,  а  также  сумму  токсичных  сульфатов  и  хлоридов  [8]. 

Данные  солевого  состава  водной  вытяжки  из  почвы  показывают,  что  в  контроле  (без  внесения  мелиорантов)  почва  не  была  засолена  легкорастворимыми  солями  до  глубины  120  см  (табл.).  Сода  обнаруживалась  только  в  слое  100—120  см  в  концентрации  0,04  смоль(экв)/кг  почвы.  Содержание  иона  НСО₃¯  в  почве  контроля  было  невысоким  и  мало  изменилось  по  сравнению  с  тем,  которое  зафиксировано  на  четвертый  год  последействия  [5].  Причем  в  основном  этот  ион  был  связан  с  кальцием,  за  исключением  слоя  100—120  см,  где  обнаруживался  только  гидрокарбонат  магния  в  количестве  0,10  смоль(экв)/кг.  Снижение  содержания  гидрокарбонатов  натрия  и  магния  в  почве  произошло  в  связи  с  существенным  увеличением  концентрации  ионов  кальция  в  слое  0—100  см  по  сравнению  с  периодом  короткого  последействия.  В  слое  20—80  см  она  увеличивалась  почти  вдвое.  Это  повлекло  за  собой  образование  гипса  в  количестве  0,11—0,42  смоль(экв)/кг,  что  значительно  превышало  его  концентрацию,  зафиксированную  сразу  после  мелиорации. 

Одновременно  с  этим  произошло  существенное  увеличение  содержания  ионов  Na⁺  и  Сl^¯  в  почве  за  этот  период.  Концентрация  Cl^¯  увеличилась  в  6—15  раз,  ионов  Na⁺  —  в  2,5—3,0  раза.  При  этом  в  почве  увеличилась  сумма  токсичных  солей  в  основном,  за  счет  хлоридов  Na⁺  и  Mg²⁺  (рис.). 

Длительное  последействие  внесения  ФГ  на  поверхность  почвы  проявлялось  в  уменьшении  содержания  ионов  SO₄^2-  и  Ca²⁺  по  сравнению  с  контролем  по  всему  профилю  почвы,  хотя  оно  и  было  выше,  чем  в  первые  годы  последействия.  Содержание  ионов  Сl^¯,  Mg²⁺  и  Na⁺,  наоборот,  несколько  возрастало  в  слоях  0—60  и  80—120  см,  возможно,  за  счет  перераспределения  солей  в  профиле. 

При  внесении  ФГ  на  глубину  содержание  всех  ионов  снижалось  по  сравнению  с  контролем,  иона  Na⁺  —  достоверно  в  слое  60—120  см.  При  этом  сумма  солей  в  толще  20—120  см  была  ниже,  чем  в  контроле,  особенно  значительный  вынос  ионов  произошел  в  слое  60—100  см.  Это  может  быть  вызвано  большим  коагулирующим  действием  мелиоранта,  внесенного  на  глубину,  улучшением  физических  свойств  почвы,  что  ранее  было  отмечено  многими  авторами  [1;  7],  и,  в  связи  с  этим,  большим  выносом  продуктов  реакций  обмена  за  пределы  исследованной  толщи  почвы.

Таблица  1.

Сумма  солей  и  ионный  состав  водной  вытяжки  из  темно-каштановой  слабосолонцеватой  почвы,  2012  г.,  n   =  3

*  различия  с  1992  годом  (период  кратковременного  последействия  мелиоран-тов)  существенны,  р  ≤  0.05,  **  разница  с  контролем  существенна,  р  ≤  0.05

Рисунок  1.  Содержание  токсичных  нейтральных  солей  в  почве  после  химической  мелиорации  (22  года  последействия)  и  в  контрольном  варианте  на  4-й  год  последействия

Исследование  последействия  внесения  ЖК  на  поверхность  почвы,  показало,  что  в  почве  произошло  некоторое  увеличение  содержания  легкорастворимых  солей  (кроме  общей  щелочности),  особенно  заметное  для  сульфатов  магния.  При  этом  сумма  ионов  возросла  в  слое  20—60  и  80—100  см  по  сравнению  с  контролем.  Таким  образом,  не  выявлено  длительного  положительного  последействия  ЖК,  внесенного  на  поверхность  почвы. 

Внесение  ЖК  на  глубину  через  23  года  привело  к  уменьшению  содержания  ионов  Сl¯,  Ca²⁺  и  Na⁺  во  всей  исследованной  толще,  но  некоторому  накоплению  сульфата  магния  в  почве  по  сравнению  с  контролем. 

Таким  образом,  в  темно-каштановой  слабосолонцеватой  почве  через  23  года  после  мелиорации  и  12  лет  после  прекращения  орошения  и  использования  почвы  под  сад,  отмечен  процесс  слабого  засоления  легкорастворимыми  солями  и  гипсом.  Этот  процесс  проявляется  естественно  в  зоне  Присивашья  за  счет  поступления  солей  из  почвообразующей  породы  и  импульверизации  их  с  морских  акваторий  в  условиях  сухого  климата  [6].  В  связи  с  интенсивным  орошением  и  использованием  этих  почв  под  сады  в  период  после  введения  в  строй  СКК  и  вплоть  до  конца  90-х  годов  XX  века,  наоборот,  наблюдался  процесс  рассоления  и  ощелачивания.  Следовательно,  в  настоящее  время  отмечается  возврат  почвы  к  ее  исходному  состоянию.  В  процессе  засоления  содержание  гидрокарбонатов  натрия  и  магния  существенно  уменьшалось  или  эти  соли  были  полностью  нейтрализованы  гипсом.

Таким  образом,  установлено,  что  химическая  мелиорация  темно-каштановой  слабосолонцеватой  почвы,  подверженной  ощелачиванию,  оказала  длительное  последействие  на  солевой  состав,  причем  внесение  мелиорантов  на  поверхность  почвы  способствовало  накоплению  и  перераспределению  солей  в  профиле.  Внесение  мелиорантов  на  глубину  приводило  к  большему  выносу  солей  по  сравнению  с  контролем  за  счет  лучшей  водопроницаемости  почвы,  особенно  при  использовании  ФГ.  Внесение  ЖК  на  глубину  оказывало  длительное  последействие  на  вынос  ионов  Сl^¯,  Na⁺  и  Са²⁺,  но  привело  к  накоплению  сульфатов  магния,  особенно  в  нижней  части  профиля.  В  целом  содержание  токсичных  солей  в  почве  было  ниже  критического  для  плодовых  культур,  но  динамика  процессов  направлена  на  засоление  почвы  легкорастворимыми  солями  и  этот  процесс  в  почвах  сухой  степи  требуют  постоянного  мониторинга.

Список  литературы:

1.Балакай  Г.Т.,  Докучаева  Л.М.,  Юркова  Р.Е.,  Усанина  Т.В.,  Андреева  Т.П.,  Долина  Е.В.,  Стратинская  Э.Н.,  Шалашова  О.Ю.  Способы  мелиорации  орошаемых  солонцовых  почв.  Научный  обзор.  Новочеркасск  :  ФГНУ  «РосНИИПМ»,  2011.  —  73  с.

2.Бобков  В.М.  Содовое  засоление  почв  как  стадия  естественного  или  искусственного  рассоления  территории  //  Почвоведение.  —  1976.  —  №  6.  —  С.  99—110.

3.Зимовец  Б.А.  Повышение  эффективности  мелиорации  солонцов  Заволжья  //  Почвоведение.  —  1982.  —  №  10.  —  С.  90—97.

4.Клименко  О.Е.  Влияние  орошения  и  плантажной  вспашки  на  процесс  ощелачивания  темно-каштановой  слабосолонцеватой  почвы  //  Агрохимия  и  почвоведение:  респ.  межведом.  темат.  научн.  сборник.  –К.:  Урожай,  —  1992.  —  Вып.  54.  —  С.  35—38  (укр.).

5.Клименко  О.Е.,  Иванов  В.Ф.  Методические  рекомендации  по  химической  мелиорации  почв  с  высокой  щелочностью  перед  закладкой  сада  и  в  плодоносящем  саду.  Ялта:  ГНБС,  1996.  —  33  с.

6.Новикова  А.В.  Некоторые  особенности  галоморфизма,  необходимые  для  уточнения  приемов  мелиорации  солонцовых  почв  Украины  //  Вестник  ХНАУ.  —  2002.  —  №  1.  —  С.  9—14.

7.Панов  Н.П.,  Гончарова  Н.А.,  Гайсин  В.Ф.  Влияние  химических  мелиорантов  в  комплексе  с  бесподстилочным  навозом  на  физические  и  водно-физические  свойства  солонцовых  почв  Заволжья  //  Современные  процессы  почвообразования  и  их  регулирование  в  условиях  интенсивной  системы  земледелия.  М.,  1985.  —  С.  47—54.

8.Полевой  определитель  почв  /  Под  ред.  Полупана  Н.И.  и  др.  К.  :  Урожай,  1981.  —  320  с.