2.1.4.2.2. Оценка степени засоления почв по содержанию токсичных ионов

При одном и том же общем количестве солей, но различном их составе, почвы могут иметь разную степень засоления. Это обусловлено неодинаковой токсичностью для растений разных солей и ионов. Поэтому при агрономической оценке засоленных почв важнейшее значение приобретает учет качественного состава солей, которые подразделяются на токсичные и нетоксичные. Степень и химизм засоления почвы устанавливаются на основании содержания токсичных ионов. Количество и состав токсичных солей чаще всего определяют путем связывания ионов в «гипотетические» соли.

Порогом токсичности называется предельное количество солей в почве, выше которого начинается угнетение роста и развития среднесолеустойчивых растений. Для отдельных ионов приняты следующие пороги токсичности: %/мг-экв на 100 г почвы: СО₃^2- – 0,001/0,03; НСО₃^- – 0,06/0,8; Cl^- – 0,01/0,3; SO₄^2- – 0,08/1,7.

Метод расчета токсичных и нетоксичных солей основан на связывании ионов в определенной последовательности в «гипотетические» соли, начиная с менее растворимых солей к более растворимым (Н.И.Базилевич, Е.И. Панкова, 1970). В первую очередь связываются карбонаты, затем сульфаты и после этого хлориды. Все расчеты проводятся в мг-экв. СО₃^2- - ионы. Все ионы СО₃^2- относятся к токсичным. Вначале они связываются с натрием в соль Na₂СО₃. Если после этого обнаруживается избыток ионов СО₃^2-, то они связываются с магнием в другую токсичную соль – MgСО₃.

НСО₃^--ионы. Эти ионы могут быть обусловлены присутствием как токсичных солей NaHCO₃, Mg(HCO₃)₂, так и нетоксичной соли Са(HCO₃)₂.

Вначале определяется возможное содержание ионов НСО₃^-, связанных с кальцием. При содержании в водной вытяжке даже следов соды с кальцием можно связывать не более 0,6 мг-экв HCO₃^-. При отсутствии в водной вытяжке СО₃^2-, но при наличии высокой общей щелочности (>1,4 мг-экв./100 г почвы HCO₃^-) количество HCO₃^- связанное с кальцием также не превышает 0,6 мг-экв на 100 г почвы. Затем 2/3 остатка HCO₃^- связывают с натрием и 1/3 с магнием.

Если содержание ионов HCO₃^- в водной вытяжке меньше 1,4 мг-экв на 100 г почвы, то сначала они связываются с кальцием в соль Са(HCO₃)₂. Если после этого ионы HCO₃^- еще остаются, то они связываются с магнием в соль Mg(HCO₃)₂ и, наконец, с натрием в соль NaHCO₃.

SO₄^-2-ионы. Они входят в состав токсичных солей Na₂SO_4,, MgSO₄ и нетоксичной соли СаSO₄. Ионы SO₄^-2 связываются в гипотетические соли в следующей последовательности: СаSO₄; Na₂SO₄; MgSO₄.

Cl^--ионы. Все хлориды относятся к токсичным солям. Ионы Cl^- связываются в гипотетические соли в последовательности: NaCl, MgCl₂, CaCl₂, то есть начиная с наименее растворимых солей.

Полученные в результате расчетов количества мг-экв ионов токсичных солей переводятся в проценты путем умножения величины мг-экв на соответствующий коэффициент: СО₃^2- – 0,003; НСО₃^- – 0,061; SO₄^2- – 0,048; Cl^- – 0,0355; Ca²⁺ – 0,02; Mg²⁺ – 0,0122; Na⁺ – 0,023. Найденные проценты суммируются и дают общее количество токсичных ионов в % от массы почвы. Эта величина используется для установления степени засоления почвы с учетом химизма солей (табл. 15).

Рассмотрим теперь порядок расчета количества токсичных солей и определим степень и тип засоления каштановой слабосолонцеватой почвы на глубине 110-120 см, используя данные таблицы 16

Таблица 15. Классификация почв по степени засоления в зависимости от химизма солей (%/мг-экв)

(Н.И.Базилевич, Е.И.Панкова, 1970)

Тип засоления Степень засоления

Хлоридный Cl-:SO42- 2,5

Сульфатно-хлоридный Cl-:SO42-=1-2,5

Хлоридно-сульфатный Cl-:SO42-=0,2-1

Сумма солей

Cl-

SO42-

Сумма солей

Cl-

SO42-

С малым содержанием гипса

С повышенным содержанием гипса

Сумма солей

Cl-

SO42-

Сумма солей

Cl-

SO42-

Токсичное

Общее

Токсичное

Общее

Незасоленные

0,05

 0,01 0,3

0,006 0,12

0,1

0,01 0,3

0,014 0,3

0,2

0,01 0,3

0,05 1,0

0,07 1,5

Не встречается

Слабозасоленные

0,05-0,15

0,01-0,03 0,3-0,1

0,006-0,02 0,12-0,4

0,1-0,2

0,01-0,03 0,3-0,9

0,014-0,04 0,3-0,9

0,2-0,4(0,6)

0,01-0,03 0,3-0,8

0,05-0,11 1,0-2,2

0,07-0,19 1,5-4,0

Не встречается

Среднезасоленные

0,15-0,3

0,03-0,1 1,0-3,0

0,02-0,06 0,4-1,2

0,2-0,4

0,03-0,10 0,9-2,8

0,04-0,12 0,9-2,5

0,4(0,6)-0,6(0,9)

0,03-0,1 0,8-2,7

0,11-0,14 2,2-3,0

0,19-0,34 4,0-7,0

Не встречается

Сильнозасоленные

0,3-0,7

0,1-0,25 3,0-7,0

0,06-0,13 1,2-2,8

0,4-0,8

0,10-0,23 2,8-6,5

0,12-0,26 2,5-5,5

0,6(0,9)-0,9(1,4)

0,1-0,23 2,7-6,4

0,14-0,22 3,0-4,5

0,34-0,48 7,0-10,0

Не встречается

Солончаки

0,7

0,25 7,0

0,13 2,8

0,8

0,23 6,5

0,26 5,5

0,9(1,4)

0,23 6,4

0,22 4,5

0,48 10,0

1,7

0,20 5,5

0,48 10,0

1,06 22,0

Продолжение таблицы 15

Т ип соления Сте пень засоления

Содово-сульфатный Cl-:SO42- 1; HCO3-:SO42-1; HCO3-Ca2++Mg2+; Na+Mg2+; Na+Ca2+

Хлоридно-содовый Cl-:SO42-1; HCO3-:Cl1; HCO3-Ca2++Mg2+; Na+Mg2+; Na+Ca2+

Сульфатно-содовый Cl-:SO42- 1; HCO3-:SO42-1 HCO3-Ca2++Mg2+; Na+Mg2+; Na+Ca2+

Сульфатно-хлоридно-гидрокарбонатный HCO3-Cl-; HCO3-SO42; Na+Ca2+; Na+Mg2+; HCO3-Na+

Сумма солей

SO42-

CO32-

HCO3-

Сумма солей

Cl-

CO32-

HCO3-

Сумма солей

SO42-

CO32-

HCO3-

Сумма со- лей

SO42-

Cl-

HCO3-

Незасоленные

Не встречается

0,1

0,01 0,3

0,001 0,03

0,08 1,4

0,15

0,02 0,5

0,001 0,03

0,08 1,0

0,2

0,04 0,9

0,01 0,3

0,08 1,4

Слабо- засоленные

Не встречается

0,1-0,2

0,01-0,02 0,3-0,7

0,001-0,002 0,03-0,07

0,08 1,4

0,15-0,25

0,02-0,07 0,5-1,4

0,001-0,002 0,03-0,08

0,08 1,4

0,2-0,4

0,10 2,0

0,03 1,0

0,12 2,0

Средне- засоленные

0,25-0,4

0,08-0,12 1,7-2,5

0,001-0,006 0,03-0,2

0,08-0,12 1,4-2,0

0,2-0,3

0,07 2,0

0,002-0,006 0,07-0,2

0,08-0,12 1,4-2,0

0,25-0,4

0,1 2,0

0,002-0,009 0,08-0,3

0,08-0,15 1,4-2,5

0,4-0,5

0,10 2,0

0,07 2,0

0,15 2,4

Сильно- засоленные

0,4-0,6

0,12-0,19 2,5-4,0

0,006-0,001 0,2-0,5

0,12-0,21 2,0-3,5

0,3-0,5

0,10 3,0

0,006-0,01 0,2-0,4

0,12-0,18 2,0-3,0

0,4-0,6

0,14 3,0

0,009-0,015 0,3-0,5

0,15-0,21 2,5-3,5

Не встречается

Солончаки

0,6

0,19 4,0

0,01 0,5

0,21 3,50

0,5

0,10 3,0

0,01 0,4

0,18 3,0

0,6

0,14 3,0

0,015 0,5

0,21 3,5

Не встречается

Продолжение таблицы 15

Тип засоления Степень засоления

Сульфатный Cl:SO42-0.2

Содово-хлоридный Cl:SO42-1; HCO3-:Cl-1; HCO3-Ca2++Mg2+; Na+Mg2+; Na+Ca2+

С малым содержанием гипса

С повышенным содержанием гипса

Сумма солей

Cl-

CO32-

HCO3-

Сумма солей

Cl-

SO42-

Сумма солей

Cl-

SO42-

Токсичное

Общее

Токсичное

Общее

Незасоленные

0.30(1.0)

0,01 0,3

0,08 1,7

0,16(0,68) 3,4(14,0)

1,0

0,01 0,3

0,08 1,7

0,68 14,0

Не встречается

Слабозасоленные

0.3(1.0)-0.4(1.1)

0,02 0,6

0,08-0,14 1,7-3,0

0,16(0,68)-0,19(0,74) 3,4(14)-4,0(15,5)

1,0-1,2

0,02 0,6

0,08-0,14 1,7-3,0

0,68-0,82 14,0-17,0

Не встречается

Среднезасоленные

0.4(1.1)-0.8(1.4)

0,07 2,0

0,14-0,34 3,0-7,0

0,19(0,74)-0,48(0,9) 4,0(15,5)-1,0(19,0)

1,2-1,5

0,07 2,0

0,14-0,34 3,0-7,0

0,82-0,96 17-20

Не встречается

Сильнозасоленные

0.8(1.4)-1.2(2.0)

0,12 3,5

0,34-0,86 7,0-18,0

0,48(0,91)-0,86(1,44) 10(19)-18(30)

1,5-2,0

0,12 3,5

0,34-0,86 7,0-18,0

0,96-1,44 20-30

0,2-0,5

0,05-0,11 1,5-3,1

0,001-0,01 0,03-0,4

0,08-0,18 1,4-3,0

Солончаки

1.2(2.0)

0,12 3,5

0,88 18,0

0,86(1,44) 18(30)

2,0

0,12 3,5

0,86 18

1,44 3,0

0,5

0,11 3,1

0,01 0,4

0,18 3,0

Таблица 16. Состав водной вытяжки из каштановой слабосолонцеватой почвы (числитель – %, знаменатель – мг-экв на 100 г почвы)

Глубина, см	Сухой остаток, %	HCO3-	Cl-	SO42-	Ca2+	Mg2+	Na+
0-10	0,088	0,04 0,66	нет	0,014 0,29	0,01 0,5	0,005 0,41	0,002 0,04
30-40	0,096	0,048 0,79	0,003 0,09	0,009 0,19	0,011 0,55	0,005 0,41	0,002 0,11
70-80	0,4	0,046 0,75	0,157 4,42	0,051 1,06	0,014 0,7	0,018 1,48	0,093 4,05
110-120	0,76	0,039 0,64	0,203 5,72	0,224 4,67	0,021 1,05	0,03 2,46	0,173 7,52
150-160	1,962	0,022 0,36	0,186 5,24	1,063 22,15	0,25 12,5	0,079 6,48	0,201 8,77
190-200	1,52	0,026 0,43	0,131 3,69	0,831 17,31	0,173 8,65	0,059 4,84	0,182 7,94

Пример расчета токсичных и нетоксичных солей.

Анализ водной вытяжки не обнаружил ионов СО₃^2- поэтому в расчетах они не учитываются.

Глубина 110-120 см.

Общее содержание ионов НСО₃^- составляет 0,64 мг-экв, Са²⁺ – 1,05 мг-экв, следовательно содержание нетоксичной соли Са(НСО₃)₂ равно:

0,64 мг-экв НСО₃^- + 0,64 мг-экв Са²⁺ = 0,64 мг-экв или в процентах: НСО₃^- – 0,64 ∙ 0,061 = 0,039%, Са²⁺ – 0,64 ∙ 0,02 = 0,013%. Содержание нетоксичной соли Са(НСО₃)₂ оказалось равным 0,64 мг-экв или 0,052%.

Ионы НСО₃^- израсходованы полностью и, следовательно, в состав токсичных солей они не входят. Кроме этого свободными остались еще 0,41 мг-экв ионов Са²⁺ (1,05-0,64) которые связываются с ионами SO₄^2– в другую нетоксичную соль – СаSO₄.

0,41 мг-экв Са²⁺ + 0,41 мг-экв SO₄^2– = 0,41 мг-экв СаSO₄, или в процентах: Са²⁺ – 0,41 ∙ 0,02 = 0,0082%. SO₄^2– – 0,41 ∙ 0,048 = 0,0197%. Содержание нетоксичной соли СаSO₄ составило 0,41 мг-экв или 0,028%.

Оставшееся количество иона SO₄^2– – 4,26 мг-экв (4,67-0,41) входит в состав токсичной соли – Na₂SO₄. 4,26 мг-экв SO₄^2– + 4,26 мг-экв Na⁺ = 4,26 мг-экв Na₂SO₄, или в процентах: SO₄^2– – 4,26 ∙ 0,048 = 0,2045%. Na⁺ – 4,26 ∙ 0,023 = 0,098%. Содержание токсичной соли Na₂SO₄ составило 4,26 мг-экв или 0,303%. Ионы SO₄^2– все израсходованы, следовательно, токсичная соль MgSO₄ в этом горизонте отсутствует.

После проведенных вычислений свободными остались 3,26 мг-экв Na⁺ (7,52-4,26), 2,46 мг-экв Mg²⁺ и 5,72 мг-экв Cl^-, образующих токсичные хлориды натрия и магния:

NaCl – 3,26 мг-экв Na⁺ + 3,26 мг-экв Cl = 3,26 мг-экв NaCl или в процентах:

Na⁺ – 3,26 ∙ 0,023 = 0,075%. Cl^- – 3,26 ∙ 0,0355 = 0,1157%. Содержание токсичной соли NaCl составило 3,26 мг-экв или 0,191%.

MgCl₂ – 2,46 мг-экв Mg²⁺ + 2,46 мг-экв Cl^- = 2,46 мг-экв MgCl₂ или в процентах: Mg²⁺ – 2,46 ∙ 0,0122 = 0,03%, Cl^- – 2,46 ∙ 0,0355 =0,087%. Содержание токсичной соли MgCl₂ составило 2,46 мг-экв или 0,117%.

Подведем итог вычислений

Нетоксичные соли % / мг-экв Сумма, %

Са(НСО₃)₂ 0,052/0,64

0,08

СаSO₄ 0,028/0,41

Токсичные соли

Na₂SO₄ 0,303/4,26

NaCl 0,191/3,26 0,611

MgCl₂ 0,117/2,46

Итак, содержание токсичных солей оказалось равным 0,611%, что довольно существенно.

Полученные результаты оформляются в виде таблицы, пример которой применительно к проведенным выше расчетам приводится ниже.

Таблица 17. Содержание токсичных и нетоксичных ионов в каштановой слабосолонцеватой почве (числитель - % от массы почвы; знаменатель – мг-экв/100 г почвы).

Глубина образца, см	Ионы	Сумма ионов	НСО3-	Cl-	SO42-	Ca2+	Mg2+	Na+
110-120	Токсичные	0,611 19,96	нет	0,203 5,72	0,2045 4,26	нет	0,03 2,46	0,173 7,52
	Нетоксичные	0,08 2,10	0,039 0,64	нет	0,0197 0,41	0,0212 1,05	нет	Нет

Теперь, прежде чем установить степень засоления почвы, нужно определить тип засоления. Для этого находятся величины отношений доминирующих анионов, в данном случае Cl^- и SO₄^2–.

Cl^- : SO₄^2– = 5,72 : 4,26 = 1,34

Согласно таблице 15 в данном горизонте наблюдается сульфатно-хлоридный тип засоления, степень засоления – сильная.

Подобным образом проводятся расчеты для других горизонтов почвенного профиля или расчетного слоя. В последнем случае используют средневзвешенное значение содержания ионов в анализируемом слое. Пример расчетов приведен в таблице 21.