Визначення ступеня солонцюватості ґрунтів і доз гіпсу

Вирішуючи питання хімічної меліорації солонців і солонцюватих ґрунтів, зажливо встановити величину ступеня їх солонцюватості – показник, що відображає в якій мірі ГВК насичений обмінним натрієм. Ступінь солонцюватості розраховують за формулою:

А = а∙100/Е_о, (3.5)

де А – ступінь солонцюватості, % від ЄКО; а – вміст обмінного натрію, Е_о – місткість катіонного обміну, мг-екв на 100 г ґрунту; 100 – коефіцієнт для перерахунку в проценти.

Згідно з класифікацією Антипова-Каратаєва, залежно від вмісту увібраного натрію в орному шарі (% від ЄКО) солонцеві ґрунти поділяються на 5 груп (табл. 3.73).

Вченими Науково-дослідного інституту ґрунтознавства і агрохімії ім. О.Н.Соколовського УААН розроблена більш деталізована класифікація солонцевих ґрунтів України, в якій враховано особливості ґрунтово-кліматичної зони, вміст обмінного натрію, співвідношення активності іонів Na⁺ і Са²⁺ та ступінь ілювійованості ґрунтового профілю (табл. 3.74).

Активність іонів Na⁺ і Са²⁺ визначають потенціометрично, а ступінь солонцюватості ґрунту за ілювійованістю профілю розраховують за даними механічного аналізу. Для розрахунків використовують формулу:

N=(B-A)/(A + В)∙100, (3.6)

де N – ступінь ілювійованості профілю, %; А – вміст мулу в елювійованому (надсолонцевому) горизонті, %; В – вміст мулу в ілювійованому (солонцевому) горизонті, %; 100 – коефіцієнт для перерахунку в проценти.

Для оцінки інтенсивності солонцевого процесу Інститутом ґрунтознавства і агрохімії УААН ім. О.Н.Соколовського запропоновано визначати співвідношення активності іонів Na⁺ і Са²⁺ у ґрунтовому розчині. За даним показником грунти поділяються на 6 градацій (табл. 3.75).

Гіпсування чорноземів солонцюватих проводять при вмісті увібраного натрію понад 5%, а каштанових і темно-каштанових солонцюватих ґрунтів – понад 3% від ЄКО. Розрахунки доз гіпсу здійснюють за формулами:

для нейтральних ґрунтів

Д= 0,086 (Na – 0,05E₀)d_vh, (3.7)

для слаболужних ґрунтів

Д = 0,086 (Na - 0,05 Е₀) + (S – 0,7) d_vh, (3.8)

Таблиця 3.73 – Класифікація солонцевих ґрунтів за Антиповим-Каратаевим

Таблиця 3.74 – Класифікація солонцевих ґрунтів України

(Інститут ґрунтознавства та агрохімії ім. О.Н.Соколовського, УААН 2000)

для дуже лужних (содових) ґрунтів

Д = 0,086 [(Na - 0,05 Е₀) + (С – 0,7)] d_vh, (3.9)

для магнієвих (малонатрієвих) солонців

Д = 0,086 [(Na – 0,1 Е_о) + (Mg – 0,3 Е_о)] d_vh, (3.10)

де Д – доза гіпсу (CaSО₄×2H₂О), т/га; Na – вміст увібраного натрію, мг-екв на 100 г ґрунту; Е_о – ємність катіонного обміну, мг-екв на 100 г ґрунту; d_v – щільність ґрунту, г/см³; h – глибина меліорованого шару ґрунту, см; 0,086 – міліеквівалент гіпсу, S – вміст токсичної лужності (НС0 – Са²⁺) у водній витяжці, мг-екв на 100 г ґрунту; С – вміст карбонату натрію (СО – Na⁺) у водній витяжці, мг-екв на 100 г ґрунту; Mg – вміст увібраного магнію, мг-екв на 100 г ґрунту; на чорноземних ґрунтах застосовують коефіцієнт 0,05, а на каштанових і темно-каштанових 0,03.

Таблиця 3.75 – Межі інтенсивності солонцевого процесу за співвідношенням активності іонів Na⁺ і Са²⁺ (Інститут ґрунтознавства та агрохімії ім. О.Н.Соколовського, УААН, 1994)

Дози внесення гіпсу змінюються від 2-3 - на солонцюватих ґрунтах до 8-10 т/га і більше на солонцях. Призначення хімічної меліорації солонців і солонцюватих ґрунтів – нейтралізація лужності й заміна увібраного ГВК натрію на дво- тривалентні катіони.

Обмінна, або фізико-хімічна, вбирна здатність полягає в обміні катіонів ГВК на катіони ґрунтового розчину за схемою:

[ГBK^2-]Na⁺Na⁺ + CaSО₄ = [ГВК^2-]Са²⁺ + Na₂SО₄,

де [ГBK^–]Na⁺, [ГВК^2-]Са²⁺ – ґрунтові колоїди, що містять увібрані катіони.

Увібрані катіони знаходяться в компенсуючому шарі колоїдів, їх сума називаєтьсяємністю катіонного обміну (ЄКО) і виражається в мг-екв на 100 г грунту. Органічні колоїди ґрунту мають ЄКО значно більшу, ніж мінеральні.

В реально існуючих ґрунтах залежно від вмісту гумусу і наявності гли­нистих мінералів ЄКО коливається від 50-60 (чорноземи) до 20-25 мг-екв на 100 г ґрунту (каштанові ґрунти).

Процеси обміну можливі внаслідок неоднакової енергії входження різних катіонів до ГВК. За енергією входження катіони розміщюються в наступний ряд:

Fe³⁺ > Al³⁺ > Н⁺ > Са²⁺ > Mg²⁺ > К⁺ > NH > Na⁺ > Li⁺

За малої кількості солей Са в ґрунтовому розчині порівняно з солями Na промивка викликає збільшення солонцюватості. Дво- тривалентні катіони, як добрі коагулятори, сприяють переходу ґрунтових колоїдів із стану золю в гель, тобто укрупненню ґрунтових часток, чим обумовлюють утворення водотривких агрегатів. При цьому зменшується гідратація, а отже, і здатність ґрунтів до набрякання, збільшується фільтраційна їх здатність.