ДЛИТЕЛЬНОЕ ПОСЛЕДЕЙСТВИЕ ХИМИЧЕСКОЙ

ДЛИТЕЛЬНОЕ ПОСЛЕДЕЙСТВИЕ ХИМИЧЕСКОЙ МЕЛИОРАЦИИ НА
СОЛЕВОЙ СОСТАВ ПОЧВЫ
Ольга Евгеньевна Клименко
канд. с.-х. наук, ст. научн. сотр., РБУ РК Никитского ботанического сада —
национального научного центра», РФ, г. Ялта,
E-mail: [email protected]
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 SO42- 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
ЖК на глубину
ЖК на
поверхность
ФГ на глубину
ФГ на поверхность
Контроль
Вариант
Глубина
взятия
образца,
см
0—20
Сумма СО32- НСО3солей, %
Сl-
SO42-
Ca2+
Mg2+
Na+
смоль(экв)/кг почвы
0.33*
0.20 0.79*
0.12
0.16
0.078
0
0.55
20—40
0.099
0
0.42
0.60*
0.43
0.86*
0.08
0.50*
40—60
0.099
0
0.44
0.49*
0.52
0.81*
0.14
0.50*
60—80
0.122
0
0.51
0.75*
0.57*
0.82*
0.30
0.71*
80—100
0.112
0
0.54
0.54*
0.57*
0.65*
0.28
0.72*
100—120
0.099
0.04
0.54
0.50*
0.39
0.44*
0.27
0.74*
0—20
0.076
0
0.41**
0.43
0.30
0.72
0.24
0.19
20—40
0.090
0
0.35
0.54
0.43
0.78
0.20
0.46
40—60
0.090
0
0.46
0.56
0.30
0.58
0.15
0.59
60—80
0.101
0
0.42
0.66
0.43
0.69
0.18
0.64
80—100
0.124
0
0.56
0.69**
0.58
0.78
0.30
0.75
100—120
0.104
0.05
0.56
0.62
0.34
0.56
0.26
0.74
0—20
20—40
40—60
60—80
80—100
100—120
0—20
20—40
40—60
60—80
80—100
100—120
0—20
20—40
40—60
60—80
80—100
100—120
0.079
0.089
0.085
0.080
0.092
0.089
0.066
0.124
0.112
0.103
0.121
0.109
0.058
0.082
0.098
0.122
0.121
0.109
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0.50
0.42
0.46
0.47
0.50
0.52
0.38**
0.37
0.40
0.46
0.44
0.50
0.38**
0.38
0.46
0.45
0.44
0.50
0.21
0.50
0.52
0.40
0.56
0.40
0.27
0.78
0.67
0.54
0.72
0.56
0.14
0.40
0.47
0.66
0.72
0.56
0.39
0.37
0.28
0.26
0.33
0.36
0.33
0.84
0.72
0.52
0.76
0.62
0.31
0.44
0.48
0.76
0.76
0.62
0.54
0.62
0.45
0.47
0.56
0.54
0.65
0.98
0.88
0.64
0.68
0.52
0.60
0.68
0.69
0.81
0.68
0.52
0.17
0.22
0.15
0.22
0.28
0.21
0.25
0.34
0.34
0.26
0.40
0.39
0.16
0.18
0.27
0.36
0.40
0.39
0.39
0.46
0.65
0.51**
0.54**
0.52**
0.08
0.67**
0.58
0.64
0.84
0.78
0.06
0.36
0.46
0.70
0.84
0.78
* 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.