1. Причини, наслідки засолення грунтів.

Засоленими називають ґрунти, в профілі яких концентрація легкорозчинних солей досягає 0,1-0,3 %. До них належать со­лончаки, солонці та різні за ступенем солончакуватості і солон­цюватості грунти. Притаманні засоленим грунтам несприятливі фізичні, хімічні та фізико-хімічні властивості негативно впли­вають на розвиток більшості рослин. Це насамперед висока лужність і наявність соди, яка викликає загибель рослин при її вмісті в ґрунтовому розчині 0,005 %. Засолені грунти пошире­ні в степовій і лісостеповій зонах України і займають близько 2,2 млн га орних земель.

Причини засолення можуть бути природними (первинними) та антропогенними (вторинними).

Природні причини засолення

Мінералізація ґрунтових вод. Якщо ґрунтові води містять значну кількість розчинених солей і залягають близько до поверхні, вони можуть підніматися капілярами до верхніх горизонтів ґрунту. Після випаровування води солі залишаються у ґрунті та поступово накопичуються.

Високе випаровування. У посушливих і напівпосушливих районах кількість води, що випаровується з поверхні ґрунту, значно перевищує кількість атмосферних опадів. Вода випаровується, а розчинені солі залишаються в ґрунтовому профілі.

Материнські породи, багаті на солі. Деякі ґрунтоутворювальні породи містять значні запаси легкорозчинних солей. У процесі вивітрювання вони переходять у ґрунтовий розчин.

Поганий природний дренаж. У пониженнях рельєфу, замкнутих западинах та інших місцях із недостатнім відведенням води створюються умови для накопичення солей.

Вплив мінералізованих підземних вод. Підземні води можуть бути джерелом солей не лише через капілярне підняття, а й унаслідок їхнього виходу на поверхню або близького залягання.

Антропогенні причини засолення

Зрошення мінералізованою водою. Навіть відносно невелика концентрація солей у поливній воді при багаторічному зрошенні може призводити до їх поступового накопичення в орному шарі.

Надмірне зрошення. Великі об'єми поливної води підвищують рівень ґрунтових вод. Якщо дренаж недостатній, мінералізовані ґрунтові води наближаються до поверхні, а після випаровування солі накопичуються у верхніх горизонтах.

Порушення дренажу. Будівництво зрошувальних систем без належної дренажної мережі або несправність існуючого дренажу є однією з найпоширеніших причин вторинного засолення.

Вирубування природної рослинності. Заміна багаторічної рослинності на сільськогосподарські культури може змінити водний баланс території. Зменшення транспірації та зміна водоспоживання рослин здатні сприяти підняттю рівня ґрунтових вод.

Неправильна агротехніка. Порушення водного режиму, недостатнє промивання ґрунту та нераціональне використання добрив можуть посилювати процес накопичення солей.

Солонцюваті грунти характеризуються високою в`язкістю, липкістю, вони маловодопроникні у вологому стані і дуже тверді, зцементовані та безструктурні в сухому. На таких грунтах у посушливі періоди грунти страждають від нестачі вологи, у вологі періоди – від нестачі повітря.

Негативні водно-фізичні і агрономічні властивості солонців пояснюються наявністю в їх складі ілювіального горизонту з підвищеним вмістом мулистих часточок та значною кількістю поглинутих катіонів Nа⁺ і Мg²⁺. Ці катіони спричинюють диспергацію ґрунту, його погану водопроникність, запливання та набухання у вологому стані, сильне ущільнення та розтріску­вання на глиби під час висихання. Солонці мають підвищену лужність, яка шкідлива для рослин. Крім солонців в Україні розповсюджені солонцюваті ґрунти, які також мають погані фізичні, хімічні та фізико-хімічні властивості. Солонці і солон­цюваті ґрунти, як правило, розміщуються в комплексі з інши­ми типами ґрунтів, займаючи від 4 до 80 % площі. Походження цих ґрунтів пов'язане із поглинанням ГВК обмінного натрію. Такі ґрунти набувають стійкої лужної реакції внаслідок вза­ємодії іонів Na⁺ з іонами Н⁺, НСОз, СОз^2-. Продуктами цих реак­цій є луг NaОН та сода NаНСОз і   Nа₂СОз, і тому реакція ґрунтового розчину знаходиться в межах рН = 7,5...9,5.

 Залежно від вмісту натрію ґрунти поділяють на такі групи: несолонцюваті (вміст натрію не більш як 3-5 % від ємності вбирання), слабосолонцюваті (5-10 %), солонцюваті (10-20 %) і солонці (понад 20 %). Останні залягають окремими плямами.

Засолені ґрунти за глибиною залягання верхнього сольово­го горизонту поділяють на: солончакові (наявність солей у шарі 0-30 см), солончакуваті (30-80 см), глибокосолончакуваті (80-150см), глибокозасолені (> 150см).

Солонці за товщиною залягання надсолонцевого горизонту бувають кіркові (<5 см), мілкі (5-10 см), середні (10-18 см) та глибокі (>18 см). Залежно від вмісту обмінного натрію в солон­цевому горизонті солонці, у свою чергу, поділяють на мало-натрієві (вміст натрію <10 % від ємності вбирання), середньо-натрісві (10-25 %) і багатонатрієві (>25 %). За характером вод­ного режиму солонці бувають автоморфні (ґрунтові води за­лягають на глибині 6-7 м і нижче), напівгідроморфні (3-6 м) та гідроморфні (1-3 м).

Нижні горизонти солонців можуть бути засолені лужними або нейтральними солями. Тому солонці залежно від якісного складу солей у ґрунті поділяють на: содові, содово-сульфатні, сульфатно-содові, хлоридно-содові, содово-хлоридно-сульфатні (Лісостеп) та хлоридні, сульфатні, хлоридно-сульфатні (Степ).

2. Сучасні технології меліорації засолених ґрунтів.

Доко­рінного поліпшення засолених ґрунтів досягають за допомогою та­ких заходів: внесення різних хімічних речовин (меліорантів), проведення глибокої меліоративної оранки (самомеліорація), сівби солестійких рослин (фітомеліорація) та застосування комплексного агробіологічного методу, який включає такі заходи: спеціальний, меліоративний об­робіток грунту (переміщення в орний шар карбонатів грунту або гіпсу), систему вологонагромаджувальних заходів, сівбу культур - фітомеліорантів, внесення органічних і мінеральних добрив.

Найефективнішим заходом поліпшення солонців і солонцю­ватих грунтів є їх хімічна меліорація - внесення в ґрунт гіпсу, фосфогіпсу, сульфату заліза, хлориду або нітрату кальцію, сір­чаної та азотної кислот, кислих органічних відходів промисло­вості (лігнін) тощо.

Практика показує, що на солонцях північного Лісостепу се­редня норма гіпсу становить 5-6 т/га, на лучно-чорноземних грунтах - 1,5-3, на солонцях південного Лісостепу - 10-12, на чорноземах солонцюватих - 2,5-3, на солонцях сухого Степу -3-4, на темно-каштанових грунтах - 1,5-2 т/га. Однак норму гіпсу на окремих полях або ділянках у сівозміні краще визна­чати, враховуючи у грунті вміст поглинутого натрію.

Норму гіпсу визначають з урахуванням заміщення тільки активного натрію. При першому разовому внесенні гіпсу в ґрунт за межу неактивного натрію приймають 10 % ємності поглинання, а в хлоридно-сульфатних солонцях Степу - 5 %.

Орієнтовні норми внесення гіпсу наведено в табл. 1.

Таблиця 1. Орієнтовні норми внесення гіпсу залежно від типу ґрунтів, т/га

Ефективність гіпсування залежить переважно від наявності вологи в ґрунті, реакції ґрунтового розчину, глибини заляган­ня ґрунтових вод, м'якості помелу гіпсу тощо. Активна дія гіп­су виявляється тільки у вологому ґрунті. Тому його в першу чергу вносять на ділянках, які зрошуються. Найкращим міс­цем для цього в сівозміні є чорний пар і просапні культури (ку­курудза, цукрові буряки), а в сівозмінах з багаторічними бобо­вими травами - поле, яке відводиться для їх сівби.

Способи внесення гіпсу залежать від солонцюватості ґрунту та глибини залягання солонцевого горизонту. На солонцюва­тих чорноземах усю норму меліоранту заробляють під час оран­ки. На мілкостовпчастих або кіркових солонцях половину нор­ми меліоранту вносять під оранку, а другу - під культивацію; на глибокостовпчастих солонцях 3/4 частини норми меліоранту вносять під оранку, а 1/4 частину - під культивацію.

Важливим заходом поліпшення солонців є плантажна або ярусна оранка. Плантажна оранка - це оранка на глибину 55-56 см з таким розрахунком, щоб перемістити на поверхню 5-10-сантиметровий шар ґрунту, який містить карбонати каль­цію і гіпс. Оранку проводять восени в тому полі, яке в наступ­ному році відводиться під чорний пар або просапні культури. Плантажна оранка ефективна тільки на лучно-степових або степових солонцевих комплексах і малоефективна на лучних солонцях з високим заляганням дуже мінералізованих вод та на ґрунтах содового засолення у разі глибокого залягання со­лей кальцію і близького залягання сольового горизонту. Ярус­ну оранку проводять на глибину 40-50 см. За такої оранки гу­мусовий горизонт ґрунту залишається на поверхні, а солонце­вий та розташований нижче карбонатний горизонти міняють­ся місцями і частково перемішуються.

Для поліпшення агрохімічних, мікробіологічних і агрофізич­них властивостей солонців на них вирощують такі солестійкі культури, як буркун та люцерна (фітомеліорація). Добре роз­винена коренева система цих культур проникає в ілювіальний горизонт солонцю, розпушує його, створюючи умови для ви­мивання легкорозчинних солей з ґрунту.

Хімічну меліорацію солонців і засолених ґрунтів та меліора­тивну оранку слід поєднувати з внесенням органічних добрив і сівбою культур на зелене добриво та сівбою трав, снігозатри­манням на богарних землях і додатковими поливами при зро­шувальному землеробстві. Це сприяє підвищенню біологічної активності грунту, інтенсивному утворенню вугільної кислоти і, як наслідок, збільшенню розчинності гіпсу та кальцієвмісних сполук у грунті. Витрати на проведення хімічної меліорації со­лонців скуплюються за 3-4 роки, а на меліоративну оранку - за 2-3 роки.

На содових і содово-сульфатних солонцях хімічна мелі­орація (внесення гіпсу) малоефективна. Це пояснюється тим, що розчинність гіпсу при рН=8,5 знижується, а ці ґрунти зав­жди мають рН=9.. .11. Ефективним заходом підвищення родю­чості содових і содово-сульфатних солонців е кислуватій, яке проводять сірчаною кислотою. Для цього використовують тех­нічну сірчану кислоту, яка є відходом хімічної промислово­сті. Після внесення сірчаної кислоти в грунт лужність його швидко нейтралізується. Крім того, кислота активує карбо­нати кальцію ґрунту. Безводний сульфат кальцію, який при цьому утворюється, за активністю в багато разів ефективніший за гіпс, і поглинутий натрій швидше витісняється іонами каль­цію. Іони водню сірчаної кислоти також витісняють іони на­трію з ГВК. Тому дія сірчаної кислоти значно ефективніша, ніж гіпсу.

Сірчану кислоту вносять за допомогою переобладнаних об­прискувачів на продискований ґрунт з наступною оранкою на глибину 18-20 см і боронуванням. Для зниження концентрації та видалення солей, що утворилися, ґрунт треба промити. Як правило, це відбувається під час зрошення. В Лісостепу під впливом опадів промивається 60-80 % солей, що утворились

Матеріали, що використовуються для гіпсування

Для гіпсування грунтів використовують гіпс та різні відходи хімічної промисловості.

Останнім часом як меліоранти використовують глиногіпс, хлорид кальцію, сірку, сульфат заліза, сульфат алюмінію, дефекат, неорганічні кислоти (сірчану, соляну, азотну) тощо.

Гіпс - це сульфат кальцію, що містить дві молекули кристалі­заційної води СаSO₄·2Н₂О. У чистому вигляді містить 79,07 % СаSO₄ і 20,93 % хімічно зв'язаної води. Природний мінерал бу­ває сірого або світло-сірого кольору, має домішки, і тому вміст у ньому СаSO₄ не перевищує 71-73 %.

Розсіювання   гіпсу  проводять  розкидачами РПТУ-2.0А, РПТУМ-2,ОА, Туп-З.ОА тощо.

Фосфогіпс - побічний продукт виробництва подвійного супер­фосфату і преципітату. Дрібна порошкоподібна маса, що просію­ється крізь сито з отворами 1 мм, а 70-80 % крізь сито з отво­рами 0,1 мм, містить 70-75 % СаSO₄, 2-5 Р₂О₅, 2,5 заліза й алюмінію, 5-6 глини і 14-15 % води. Фосфогіпс треба зберігати в сухих приміщеннях.

Глиногіпс добувають із природних покладів. Пухка порода, що не потребує розмелювання. Містить від 60 до 90 % СаSO₄ і 1- 11 % глини.

Алебастр 2СаSO₄·2Н₂О-будівельний матеріал, який добува­ють під час нагрівання гіпсу до 120-130 °С. Для гіпсування грун­тів використовують рідко.

Основною вимогою до якості меліорантів є тонкість помелу, від якої залежить їх розчинність у воді та меліоративна дія на грунт. Вологість меліорантів не повинна перевищувати 8 %, оскільки вони злежуються і погано розсіваються. Перевозять їх у закритих вагонах, зберігають у сухих приміщеннях.

Усунення засолення ґрунтів включає систему таких профілактичних заходів: спорудження зрошувальних систем з проведенням протифільтраційних робіт, будівнитство дренажу, підбір солестійких культур і дотримання технології їх вирощування, оптимального поливного режиму, періодичну промивку ґрунтів тощо.

3. Технології окультурення солонцевих ґрунтів.

Основні методи та технології окультурення

1. Хімічна меліорація

·                     Гіпсування: Внесення сиромолотного гіпсу (CaSO₄ ⋅ 2H₂O) або фосфогіпсу. Кальцій заміщує натрій, а утворений сульфат натрію (Na₂SO₄) вимивається в нижні шари. Норма внесення залежить від вмісту натрію (зазвичай від 2 до 10 т/га).

·                     Глибинна меліорація (самомеліорація): Якщо на глибині 30–50 см ґрунт уже містить природні запаси гіпсу або карбонату кальцію, проводять глибоку плантажну оранку. Це дозволяє підняти кальцій у верхній солонцевий шар без купівлі хімічних меліорантів.

·                     Кислотні меліоранти: Використання відходів промисловості (дефекат, сірчана кислота, залізний купорос) на содових (сильнолужних) солонцях для нейтралізації лужності.

2. Агротехнічні заходи

Спрямовані на руйнування щільного солонцевого горизонту та покращення аерації.

·                     Глибоке розпушування: Безвідвальне розпушування або чизелювання на глибину 40–50 см руйнує ілювіальний (солонцевий) горизонт, покращуючи проникність води.

·                     Ярусна оранка: Спеціальними плугами перемішують гумусовий, солонцевий та гіпсовий шари для оптимізації структури.

·                     Піскування: Внесення піску на важкі глинисті солонці для покращення їхнього механічного складу (ефективно на невеликих ділянках).

3. Біологічна меліорація

Використання рослин для природного розпушення та збагачення ґрунту органікою.

·                     Фітомеліорація: Посів солестійких культур із потужною кореневою системою (донник білий і жовтий, люцерна, стоколос, пирій подовжений). Коріння цих рослин пробиває щільний шар, виділяє вуглекислоту (яка допомагає розчиняти природний кальцій) та збагачує ґрунт азотом.

·                     Сидерація: Вирощування та заорювання зеленої маси рослин-сидератів.

·                     Органічні добрива: Внесення підвищених доз гною, компостів або торфу. Органіка буферизує ґрунт, знижує токсичність солей і покращує структуру.

4. Гідротехнічні заходи

·                     Промивання ґрунту: Застосовують на фоні закладання дренажу. Вода вимиває витіснені солі (натрій) за межі кореневмісного шару. Без належного відтоку підземних вод промивання може викликати повторне засолення.