Гипсование солонцеватых почв

В Украине солонцеватые почвы занимают свыше 4 млн. га. Этим почвам присуще высокие содержания натрия и магния в почвенном поглотительном комплексе и щелочная реакция почвенного раствора. Катионы натрия и магния предопределяют диспергацию, заплывание и набухание почвы, уменьшают ее водопроницаемость.

Солонцеватые почвы имеют иллювиальный горизонт с повышенным содержимым ила. При высыхании почва очень уплотняется и растрескивается на глыбы, затрудняя его возделывание. Натрий в почве образовывает гидролитически щелочные соли (NаНСО₃ и Nа₂СО₃), которые предопределяют щелочную реакцию раствора (рН = 9 и больше), вследствие чего нарушается обмен веществ в растениях, уменьшается растворимость и доступность железа, марганца, бора, фосфора.

Определение потребности в гипсовании

Согласно с рекомендацией Института почвоведения и агрохимии им. О. Н. Соколовского, по степени солонцеватости и содержанию натрия почвы разделяют на: слабосолонцеватые - 1-3% поглощенного натрия от ЕКО (емкость катионного обмена); среднесолонцеватые - 3-6%; сильносолонцеватые - 6-10%; очень сильносолонцеватые - 10-20%; солонцы - > 20%. Гипсование проводят при содержании обменного натрия свыше 3% от ЕКО.

Во время химической мелиорации из почвенного поглотительного комплекса вытесняются ионы натрия и магния и заменяются на ионы кальция:

.

Небольшое количество Na₂SO₄ не оказывает вредного действия на растения. В случае больших количеств этой соли ее удаляют из почвы в процессе орошения. В зависимости от количества солей в почве, солонцы разделяют на: содовые, содово-сульфатные, хлоридные, сульфато-хлоридные и хлоридно-сульфатные. В содовых и содово-сульфатных солонцах со щелочной реакцией для улучшения их свойств проводят гипсование. В хлоридно-сульфатных и сульфатно-хлоридных солонцах поглощенного натрия меньше и отсутствует сода. Эти солонцы можно окультурить за счет карбоната кальция, который содержится в самой почве (самомелиорация).

Для гипсования почвы важно установить дозы гипса. Их высчитывают по таким формулам:

- для малонатриевых солонцов нейтрального засоливания:

Д = 0,086 ∙ Na ∙ h ∙ d,

где Д – доза гипса (CaSO₄ ∙ 2Н₂О), т/га; 0,086 – 1 мг-экв гипса CaSO₄ ∙ 2Н₂О; Na – содержания поглощенного натрия, мг-экв на 100 г почвы; h – глубина мелиоративного пласта, см; d – плотность сложения, г/см³;

- для средне- и многонатриевых солонцов (Na > 20% ЕКО):

Д = 0,086(Nа – 0,1E)hd;

Д = 0,086(Na – 0,05E)hd,

где Е – емкость катионного обмена, мг-экв на 100 г почвы; 0,1 и 0,05 – неактивная часть натрия, который составляет в многонатриевых солонцах 10% ЕКО, а в хлоридно-сульфатных солонцах Степи – 5%;

- для солонцов содового засоления:

Д = 0,086[(Na – 0,1E) + (S₁ – M)]hd,

где S₁ – содержания ионов СО₃^2- + НСО₃^- в водной вытяжке, мг-экв на 100 г почвы; М – содержания ионов Са²⁺ и Mg²⁺ в водной вытяжке, мг-экв на 100 г почвы.

Для мелиорации солонцов используют гипс, фосфогипс, глиногипс, хлорид кальция, сульфат железа, минеральные кислоты (серную, соляную, азотную), обычную серу и т.п.

Гипс сыромолотый (СаSО₄ ∙ 2Н₂О) – тонина помола природного гипса должна быть такой, чтобы сквозь сито с отверстиями 1 мм проходила вся гипсовая мука, а сквозь сито, 0,25 мм, — 70-80%; содержание соли – 70-85%, влаги — до 5%; растворимость в воде низкая.

Фосфогипс (СаSО₄ ∙ 2Н₂О) – отходы производства фосфорной кислоты и двойного суперфосфата (70-80%), Р₂О₅ — 2-3%; значительное количество частичек должны проходить сквозь сито с диаметром отверстий 1 мм и около 70-80% — сквозь сито с отверстиями 0,25 мм; влажность 1-го сорта – 5±1; 2-го сорта – 20%.

Глиногипс – рыхлый материал, который не нуждается в размоле; содержания СаSО₄ ∙ 2Н₂О – 60-90%, глины – до 10%.

Хлористый кальций (СаCl₂ ∙ 6Н₂О) – растворимая соль, используют при недостатке влаги; более дорогая, чем гипс; для перерасчета на гипс используют коэффициент 0,85.

Сернокислое железо (железный купорос) (FeSO₄ ∙ 7Н₂О) — хорошо растворяется, в почве гидролизуется до серной кислоты. Мелиоративное действие сернокислого железа сильнее, нежели действие других мелиорантов. На карбонатных солонцах оно проявляется действием серной кислоты, гипса и ионов железа, на безкарбонатных — серной кислоты.

Серная кислота (Н₂SО₄) – нейтрализует соду, растворяет углекислые соли, снижает реакцию почвенного раствора, эффективна при содовом засолении; коэффициент перерасчета на гипс – 0,57. Аналогично действуют соляная и азотная кислоты, которые являются мелиорантами быстрого действия.

Элементарная сера (S) – мелиорант постепенного действия, в почве окисляется до SО₃ и с водой образовывает Н₂SО₄; коэффициент перерасчета на гипс – 0,19.

Использование минеральных кислот и серы для гипсования почв называется кислованием. Кроме того, для химической мелиорации солонцов применяют гуминовые кислоты, лигнин, мочевино-формальдегидное удобрение.

Для окультуривания осолоделых почв применяют известь СаСО₃; коэффициент перерасчета на гипс — 0,57.

Физическую норму мелиоранта вычисляют с учетом содержания гипса, влаги и коэффициента перерасчета материала на гипс:

где Нф – физическая норма мелиоранта, т/га; С – содержания СаSО₄ ∙ 2Н₂О в материале, %; y – содержания влаги, %; К – коэффициент для перерасчета материала на гипс.