Солонці

Солонці– це грунти, що містять у ввібраному стані велику кількість обмінного Na (> 15% від ЄП) або інколи Mg (>40% від ЄП) в ілювіальному горизонті.

Вони також відносяться до категорії засолених грунтів, але, на відміну від солончаків, солі в цих грунтах знаходяться не на поверхні, а на деякій глибині.

Близькі за властивостями до солонців також солонцюваті грунти – це будь-який грунт, що містить в ввібраному стані Na, але <15% від ЄП. Для визначення ступеня солонцюватості грунтів використовують градації, запропоновані І.М.Антиповим-Каратаєвим: несолонцюватий грунт містить ввібраного Na<3% від ЄП, слабосолонцюватий – від 3 до 5%, середньосолонцюватий – від 5 до 10%, сильносолонцюватий – від 10 до 15%. Солонці були об'єктом активних досліджень із самого зародження грунтознавства. Як указувалось вище, основоположники цієї науки не відділяли їх від солончаків. П.А.Земятченський, К.Д.Глінка виділили солонці як самостійний грунтовий тип. К.К.Гедройц детально вивчив фізико-хімічну природу даного грунту. Пізніше великий внесок у дослідження солонців зробили В.А.Ковда, О.М.Іванова, І.М.Антипов-Каратаєв, О.М.Можейко, О.М.Грінченко та інші. Світова площа солонців складає ~77,7 млн. га, на території СНД ~35 млн. га, на Україні – біля 0,25 млн. га. Приурочені в основному до сухих степів і напівпустель, оскільки у чорноземній зоні утворенню солонців перешкоджає завелика кількість опадів, а в пустелі, навпаки, їх не вистачає. На Україні основні площі солонців зосереджені в степу, інколи – в лісостепу.

Клімат переважно субаридний з кількістю опадів 100-600 мм на рік, Кз ~0,2-0,9. Рельєф рівнинний, але солонці часто формуються в западинах. Грунтотворні породи різноманітні за генезисом, в основному засолені. Рослинність своєрідна сухостепова солестійка з глибокою кореневою системою, з незначною біомасою, високою зольністю: полин, кохія, камфоросма, ромашник, типчак. На поверхні грунту – діатомові водорості, дуже незначна кількість мезофауни.

В наш час існує декілька теорій щодо утворення солонців, які взаємно доповнюють одна одну. Теорія К.К.Гедройца найпоширеніша й пояснює генезис грунту з фізико-хімічної точки зору. Згідно з цією теорією, солонці утворюються при розсоленні солончаків, засолених нейтральними солями натрію.

Розсолення – це вимивання солей з солончаку, яке може відбуватись при збільшенні вологості клімату, зниженні РГВ в результаті поглиблення базису ерозії на певній території або повільного підняття суші.

При пониженні РГВ випітний тип водного режиму змінюється непромивним. Процес розсолення проходить цілий ряд стадій. Перша – засолення грунтів солями Na, тобто утворення солончака, яке детально описано вище. Друга стадія – осолонцювання, тобто насичення ГПК Na і витіснення з нього інших катіонів:

Обмінний Na різко змінює властивості грунту, гідратує колоїди, які набувають стійкості проти коагуляції, легко пептизуються, розчиняються в воді, переміщуються з нею, закупорюють пори. В результаті руйнується агрегатний склад грунту, при зволоженні він сильно набухає, а в сухому стані стає дуже твердим і щільним. Але всі описані властивості та явища починають проявлятись тільки після вимивання з верхніх горизонтів розчинних солей, які електролітично коагулюють грунтові колоїди, навіть насичені Na.

Третя стадія – власне розсолення солончаку. В цій стадії проходять такі процеси: а) вимивання солей з верхнього горизонту, поступове зменшення їх концентрації нижче порога коагуляції; б) пептизація колоїдів, які у вигляді суспензії та золів вимиваються вниз,

утворюючи горизонт Не (надсолонцевий), в)коагуляція (електролітична) вимитих колоїдів на певній глибині, яка визначається розташуванням у профілі попередньо вимитих солей. Тут утворюється ілювіальний (солонцевий ) горизонт; г)утворення соди й виникнення в результаті лужної реакції середовища:

Утворена в результаті обмінних реакцій сода підвищує рН до 10-11. Під впливом сильно лужної реакції середовища частина колоїдів грунту розпадається, продукти лужного їх гідролізу також вимиваються вниз.

Профіль солонцю ділиться на ряд добре виражених горизонтів (рис. 46):

НЕ – гумусово-елювіальний (надсолонцевий), грудкуватий або пластинчастий, шаруватий, пористий, полегшеного гранскладу, світло-бурого або темно-сірого забарвлення залежно від зони розташування солонцю, потужність горизонту від 2 до 25 см, перехід різкий;

Sl (ІН) – солонцевий, ілювіально-глинисто-гумусовий, темніший за попередній, темно-бурий або бурий з коричневим відтінком, стовбчастої, рідше призматичної, горіхуватої або брилистої структури, на гранях агрегатів – глянцеве лакування, в сухому стані щільний, тріщинуватий, у вологому – в'язкий, безструктурний, потужністю 7-25 см і більше;

Pslks(Phiks) – підсолонцевий, світліший за попередній, призматичний або горіхуватий, містить гіпс, карбонати, солі;

Pks –материнська порода, засолена, карбонатна, загіпсована.

Рис. 46. Солонець автоморфний чорноземний

Традиційно прийнята систематика солонців наведена в таблиці 31. Типи солонців виділяються за характером водного режиму, підтипи – за розташуванням в тій чи іншій грунтово-біокліматичній зоні. Солонці автоморфніформуються в умовах глибокого залягання грунтових вод (>6м) на засолених породах, найчастіше в степу. Тому ще їх називають степовими. Вони поділяються на:

а) чорноземні, які сформувались у чорноземній зоні, відрізняються низьким вмістом ввібраного Na в ГПК (<20%), кількістю гумусу від 1 до 5%; б)каштанові, що розповсюджені в сухому степу невеликими плямами серед каштанових грунтів; профіль, у порівнянні з чорноземними, різко диференційований, кількість гумусу 1-3,5%, переважно хло-ридно-сульфатний тип засолення; в) бурі напівпустельні, утворені в напівпустелях серед бурих напівпустельних грунтів, містять дуже мало гумусу (<1,5%).

Таблиця 31. Класифікація солонців

Солонці напівгідроморфні(лугово-степові) формуються на першій та другій надзаплавній терасах, в понижених елементах рельєфу, де РГВ знаходиться на глибині 3-6 м. За географічним фактором вони поділяються на: а) лугово-чорноземні, що зустрічаються в лісостеповій та степовій зонах невеликими плямами в комплексі з лугово-чорноземними грунтами, відрізняються від солонців чорноземних явними ознаками оглеєння в материнській породі, збільшеним (2-7%) вмістом гумусу; б) лугово-каштанові, сформовані в сухому степу, темніші від солонців каштанових, з ознаками оглеєння в Р; в) лугово-мерзлотні – утворені в зоні вічної мерзлоти.

Солонці гідроморфнірозповсюджені в заплавах рік, в приозерних, міжбалочних зниженнях, де РГВ<3м: а) чорноземно-лугові утворюються серед чорноземів, у профілі добре виражене оглеєння, особливо в підсолонцевому горизонті та породі, гумусу містять 2-10%; б) каштаново-лугові зустрічаються в сухому степу, на узбережжі Сиваша, сильно глеєві; в) мерзлотно-лугові – в зоні вічної мерзлоти; г) лугово-болотні – по периферії боліт, озер, характеризуються оторфованим горизонтом або Т і сильним оглеєнням.

За гранскладом грунти переважно важкі, спостерігається чітка диференціація: Не збіднений дрібними фракціями, а солонцевий горизонт – збагачений. За хімічним складом грунт дуже сильно диференційований за елювіально-ілювіальним типом: надсолонцевий горизонт збагачений SiО₂ і збіднений R₂О₃, Ca, Mg та іншими елементами, карбонати вимиті в нижню частину S1. Вміст гумусу в солонцях коливається в широких межах – від 0,5% в напівпустельних до 10% в лугових. Гумусовий профіль елювіально-ілювіальний, Сгк:Сфк<1 в НЕ-горизонті, нижче гумус гуматний.

Фізико-хімічні властивості солонців настільки оригінальні, що є одними з їх основних діагностичних ознак: у ГПК дуже багато (15-60% від ЄП) ввібраного Na в Sl-горизонті, в НЕ- горизонті його мінімум, велика кількість обмінного Mg – до 35-45% від ЄП; реакція середовища в Sl і нижче лужна, а в надсолонцевому може бути й нейтральною. Фізичні та фізико-механічні властивості солонців дуже погані: в сухому стані вони дуже щільні, тріщинуваті, у вологому сильно набухають, в'язкі, липкі, знизькою водопроникністю, слабкою доступністю для рослин грунтової вологи.

В сільському господарстві солонці без меліорації використовувати неможливо. Головне завдання меліорації – вилучення Na із ГПК, при цьому буде нейтралізуватись лужна реакція, проходити гідрофобізація й коагуляція колоїдів і в такий спосіб поліпшуватимуться негативні властивості та режими даних грунтів. Меліорація солонців повинна бути комплексною, що включає хімічну, водну меліорації, правильну агротехніку, оскільки один захід ефекту не дає. Хімічна меліорація необхідна для витіснення Na, для чого в грунті штучно підвищують кількість елементів, які мають більшу енергію обмінного поглинання, ніж Na. Проходить обмінна реакція, a Na, що витісняється з ГПК, може бути вилучений з грунту промивкою. В якості меліорантів найчастіше використовують гіпс, СаСl₂, К₂SO₄, а також кислоти (сірчану, азотну), сірку, фосфогіпс тощо. При гіпсуванні в грунті відбувається така реакція:

Дози гіпсу коливаються від 2 до 20 т/га.

Найбільш ефективно проводити хімічну меліорацію солонців при зрошенні, бо при цьому підвищується її ефективність, а утворені солі вимиваються з грунту. До комплексу окультурювання солонців входить також меліоративна оранка 3-ярусним плугом, а на кіркових різновидах – плантажна оранка, використовується також землювання невеликих плям солонців. Обов'язково потрібно застосовувати органічні та мінеральні добрива, а на богарі – вологонакопичення.

Солоді

Солоді– це гідроморфні або напівгідроморфні грунти з різко диференційованим профілем, яскраво вираженим освітленим горизонтом Е, з наявним ввібраним Na та лужною реакцією в горизонті І, з карбонатами і легкорозчинними солями в нижній частині профілю. Солоді – продукт розсолення солонців із заміною ввібраного Na⁺ на Н⁺ в верхній розсоленій частині профілю.

Солоді широко (світова площа 70 млн. га), але тільки плямами, розповсюджені в умовах, аналогічних степу, лісостепу, рідше – напівпустель. На території СНД площа солодей складає біля 2,5 млн. га, в Україні – біля 30 тис. га. Найбільше солодей на грунтовій карті світу відмічено: в Євразії – Західносибірська, Дніпровська й Причорноморська низовини, придунайські низовини Угорщини; Північна Америка – західні штати США, Північна та Південна Дакоти, Айова, долина р. Міссісіпі; приморські південні райони Австралії; Південна Америка – в депресіях Аргентинської пампи та передгір'ях; в депресіях рельєфу та морських узбережжях Африки.

Клімат території розповсюдження солодей суббореальний або субтропічний субгумідний або субаридний, тип водного режиму періодично промивний з тимчасовим поверхневим перезволоженням. Рельєф – винятково понижені елементи (наприклад, поди півдня України, лимани), безстічні рівнини. Рослинність гідрофільна: осика, береза, осока, різнотравно-злакові або заболочені луки, на поверхні – водорості. Грунтотворні породи різноманітні за генезисом, переважно – засолені, карбонатні, оглеєні.

Вперше морфологічна будова та умови залягання солодей описані в кінці минулого століття В.В.Докучаєвим та його учнями, але на основі багатьох спільних з підзолистими грунтами рис їх ототожнювали з останніми.

Лише в 1912 р. К.К.Гедройц і майже одночасно Т.І.Попов (1914) пов'язали генезис "западинних підзолів" із солонцями, вважаючи їх продуктами вилуговування та деградації останніх. К.К.Гедройц присвоїв цим грунтам народну назву "солоді" і наступним чином пояснив їх утворення: в умовах підвищеного поверхневого зволоження при відриві грунту від грунтових вод, обмінний Na⁺ у верхніх горизонтах солонців заміщується на обмінний водень, що приводить до гідролітичного розщеплення мінералів ГПК. Півтораоксиди виносяться, залишковий кремнезем накопичується в осолоділому горизонті. Зверху вниз по профілю пересувається й органічна речовина. Поступово солонцевий горизонт і частина підсолонцевого руйнуються, перетворюючись в осолоділий (Е). Ця гіпотеза одержала широке визнання, підтвердилась наявними в природі поступовими географічними переходами солонців в солоді.

На думку С.П.Яркова, І.С.Кауричева та багатьох інших дослідників, у генезисі солодей велика роль належить елювіально-ілювіальному процесу. Перезволоження грунту в умовах достатньо високої температури викликає розвиток відновних процесів, утворення рухомих агресивних речовин (кислот, поліфенолів тощо), Fe, Mn, органо-мінеральних сполук, які викликають руйнування грунтових мінералів. Низхідний потік води забезпечує виніс продуктів руйнування вниз по профілю. Описані процеси одночасно беруть участь в утворенні солодей, їх сукупність називається осолодінням. За будовою профілю солоді близькі до дерново-підзолистих оглеєних грунтів (рис. 47):

Но – лісова підстилка або дернина;

Hegl – гумусово-елювійований, темно-сірий, грудкувато-пластинчастий, з присипкою SiО₂, Fe-Mn-конкреціями, потужністю 10-15 см;

Egl – елювіальний осолоділий горизонт, білястий, плитчастий або шарувато-лускуватий, конкреційний, з вохристими плямами;

Igl – ілювіальний, брудно-бурий, щільний, брилистий або призмоподібний, з глинисто-гумусовими і сизуватими плівками по гранях структурних відмін, чорними конкреціями, присипкою SiО₂, в'язкий; звичайно розділяється на декілька підгоризонтів;

PKSgl – материнська порода, переважно карбонатна, оглеєна, часто засолена.

Рис. 47. Солодь лугово-чорноземна

Лугово-чорноземні солоді відрізняють порівняно глибоким РГВ (>3м), потужність гумусованого горизонту 50-70 см. Лугові (степові): РГВ = 1,5-3 м, менша потужність гумусованого горизонту, значніше оглеєння. Лугово-болотні солоді: РГВ=0,5-1 м, сильно оглеєні, на поверхні є оторфований горизонт (табл. 32).

Таблиця 32. Класифікація солодей

Солоді володіють різко диференційованим профілем. Аналіз валового складу показує збіднення верхньої елювіальної частини сполуками заліза, алюмінію, магнію, кальцію та відносне збагачення кремнеземом. Різка диференціація профілю виявляється й аналізом гранулометричного складу.

Гумус солодей близький до гумусу підзолистих грунтів за груповим і фракційним складом. У He-горизонті його вміст складає 2-3%, але в окремих випадках може досягати 10% і вище, різко падаючи в осолоділому горизонті і, як правило, дещо збільшуючись в І-горизонті. В гумусованому горизонті Сгк:Сфк>1, різко звужується вниз по профілю до 0,2. ЄП варіює в широких межах залежно від гранскладу, але завжди суттєво менша в Не і Е (10-15 мг-екв) горизонтах порівняно з ілювіальним (30-40). У складі обмінних катіонів, крім Са²⁺ та Mg²⁺, присутній Na⁺ в І-горизонті в великій кількості (10% від ЄП і більше). В горизонтах Не та Е в багатьох випадках є також обмінний водень і алюміній, тому ці горизонти не-насичені основами, реакція середовища в них кисла. Ілювіальний горизонт має нейтральну або лужну реакцію. Отже, за реакцією середовища та складом ввібраних основ можна відрізнити солоді від дерново-підзолистих грунтів. Крім цього, на глибині біля 1 м солоді містять карбонати, глибше – водорозчинні солі.

Верхня частина профілю відрізняється від нижньої за водно-фізичними властивостями. На межі з І- горизонтом різко зменшується пористість і водопроникність. Тому тут часто виникає верховодка, що викликає перезволоження верхньої частини профілю.

Солоді в сільському господарстві використовуються мало, оскільки вони володіють низькою потенціальною родючістю: несприятливий для сільськогосподарських культур водний режим, бідність елементами живлення. Трав'янисті екосистеми на солодях можна використовувати як сінокоси та пасовища, а ліси – як джерело деревини й водоохоронні угіддя. Але в ряді випадків ці грунти все ж потрібно меліорувати й використовувати в землеробстві: регулювання водно-фізичних властивостей та водно-повітряного режиму за рахунок глибокого розпушування та внесення органічних добрив, вапнування, збагачення колоїдами (внесення сапропелю); часто використовують землювання з безполицевою оранкою й розпушуванням на дрібних плямах солодей.