Определение степени засоления мелиорированных земель

По степени засоления почвы делятся на незасоленные, слабозасоленные, среднезасоленные, сильно и очень сильно засоленные или солончаки. Одно и то же количество солей в зависимости от их состава может свидетельствовать о разной степени засоления почв, что обусловлено неравноценной токсичностью различных легкорастворимых солей для растений.

Для оценки степени засоления почв было предложено значительное количество классификаций. Ряд авторов пользовались при определении степени засоления только величиной плотного остатка водной вытяжки, другие - плотного остатка и ведущих анионов (обычно Cl, SO₄).

При этом одни авторы определяют степень засоления по средневзвешенному содержанию солей в метровой толщине, другие - в слое 0-50 см или в пахотном горизонте. Последнее затрудняет сопоставление предлагаемых классификаций.

Обзор материалов показывает:

1) значительные колебания величин предлагаемых показателей для сходных типов засоления иногда для одних и тех же регионов;

2) отсутствие строгого соответствия между названиями типов химизма почв и величинами предлагаемых показателей для Cl, и SO₄. Так, например, некоторые авторы называют засоление хлоридным или сульфатно-хлоридным, но приводят показатели для SO₄ иона более высокие, чем для хлор-ионов, чего не может быть для данных типов засоления, где содержание Cl заведомо должно превышать содержание SO₄;

3) не равновеликость показателей для одних и тех же степеней засоления – в ряде предложенных классификаций наряду с одними и теми же показателями для Cl фигурируют весьма различные концентрация сульфат-ионов;

4) частое несоответствие между величинами плотных остатков и показателями для ионов. Например, при содержании хлор-иона 0,03%, сульфат-иона 0,4%, плотный остаток при хлоридно-сульфатном засолении составит не более 0,66 %, так как в составе солей мо­жет присутствовать NaCl 0,04% (0,03 х 1,37); Na₂SO₄, или другие соли сульфатов 0,59% (0,4 х 1,48) и СaCO₃, - 0,05%, исходя из его возможной растворимости.

Поэтому, классификация почв по степени засоления основана на оценке токсичности тех или иных солей. Оценка степени засоления может производиться как в отношении отдельного образца, так и в отношении любой толщи (в последнем случае по средневзвешенным данным).

Порог токсичности – это то предельное количество солей в почве, выше которого начинается угнетение роста и развития растений (негалофитов).

Почвы, содержащие легкорастворимые соли в количествах, превышающих «порог токсичности», относятся к засоленным.

Легко растворимые соли в почве содержатся как в твердой фазе, так и в почвенных растворах. В почвенные растворы переходят в первую очередь соли, обладающие наибольшей растворимостью. Состав и концентрация солей в почвенных растворах, по существу, определяют истинный порог токсичности солей. Однако в настоящее время основным массовым методом изучения засоленных почв остается водная вытяжка, которая дает представление о суммарном запасе водно-растворимых солей в твердой базе почвы и в почвенном растворе. Таким образом, данные водной вытяжки будут заведомо отличаться от истинных почвенных растворов и о пороге токсичности по ним можно судить лишь условно.

Величина порога токсичности зависит от многих причин. Важнейшими из них являются: а) состав солей, б) увлажненность почв, в) свойства почвы, такие как механический состав, водно-физические свойства и т.д., г) климатические условия, д) вид растений, е) физиологическая фаза развития растений, ж) применяемая агротехника.

Например, при содовом засолении, почва, содержащая более 0,1% солей (плотный остаток водной вытяжки), является засоленной. При сульфатном же засолении со значительным количеством гипса, к засоленным почвам относятся почвы, содержание около 1% солей.

Понятно, что при большей увлажненности почвы, концентрация почвенных растворов снижается, а при меньшей – увеличивается, поэтому при одном и том же количестве солей на влажной и сухой почве растения будут чувствовать себя по-разному.

Порог токсичности будет различен для разных видов растений, как по отношению к объему и количеству солей, так и, по отношению к воздействию на растения тех или иных ионов. Те не менее в самом общем виде выделяется несколько групп растений по солеустойчивости.

Для определения степени засоления часто применяются специальные таблицы, в которых градации процентного содержания солей устанавливаются разные для различных типов засоления.

При использовании этого метода для установления степени засоления сначала надо рассчитать процентное содержание солей в слое почвы, затем определить его тип, и, наконец, с помощью специальной таблицы, приведенной в приложениях установить степень засоления. Если в этой таблице нет соответствующего типа засоления, то подбирается наиболее близкий тип из имеющихся. Результаты заносятся в ведомость (табл. 1.3).

Таблица 1.3

Ведомость определения степени засоления слоев почвы

Поскольку степень засоления почв фактически определяется содержанием токсичных солей, необходимо уметь по данным водных вытяжек разделять токсичные и нетоксичные соли.

Предлагаемый метод расчета токсичных солей основан на связывании ионов в гипотетические соли. Под гипотетическими солями понимаются такие соли, которые присутствуют в водной вытяжке в виде отдельных ионов, но в почве при понижении влажности и, соответственно, повышении концентрации почвенного раствора связываются в соли, выпадают из раствора и кристаллизуются. Порядок связывания ионов зависит от их свойств, прежде всего растворимости и взаимного влияния солей на их растворимость. В упрощенном виде последовательность связывания выглядит следующим образом:

1. В первую очередь связываются карбонаты в последовательности: Na₂СО₃, MgСО₃.

2. Во вторую очередь связываются гидрокарбонаты: Ca(НСО₃)₂, NaНСО₃ и Mg(НСО₃)₂.

3. Далее связывается сульфатыв последовательности CaSO₄, Na₂SO₄, MgSO₄.

4. В последнюю очередь связываются хлориды в последовательности NaCl, MgCl₂ и CaCl₂.

Расчет токсичных ионов и солей по данным водных вытяжек делается следующим образом. В связи с тем, что в условиях поволжских областей при анализах практически не выявляются карбонаты, а нетоксичными из всех возможных почвенных солей являются гидрокарбонат и сульфат кальция (Ca(НСО₃)₂ и CaSO₄) для определения суммы токсичных солей достаточно связать ионы кальция сначала с гидрокарбонат-ионом, а затем, если кальций останется – с сульфат-ионом. Связанные ионы вычитаются из данных анализа водной вытяжки, а все оставшиеся соли (в любом возможном сочетании ионов) будут токсичными.

Можно определить по полученным данным содержание токсичных солей в процентах к весу сухой почвы, а можно установить степень засоления методом суммарного эффекта эквивалентов хлор-иона токсичных солей, предложенным Н.И. Базилевич и Е.И. Панковой. Согласно этому методу, полученные анионы токсичных солей с помощью коэффициентов переводятся в эквиваленты хлор-иона с помощью специальных коэффициентов: 1 Cl^– = 0,1 CO₃^2– = (2,5–3,0) HCO₃^– = (5,0–6,0) SO₄^2–, а затем полученные эквиваленты суммируются. Расчет производится по следующей формуле, составленной с учетом условий Поволжья:

(1.33)

где – содержание хлор-ионов в водной вытяжке, мг-экв/100 г почвы; и – содержание гидрокарбонат- и сульфат-ионов токсичных солей в водной вытяжке, мг-экв/100 г почвы.

Степень засоления устанавливается по полученной сумме эквивалентов (суммарному эффекту) хлор-ионов с помощью соотношений, приведенных в приложении.

Алгоритм расчета содержания токсичных солей и определения суммарного эффекта эквивалентов ионов хлора следующий:

1. Если < , то = – , = 0;

иначе = – , = 0;

2. Если < , то = – , = 0;

иначе = – , = 0

3. По полученным значениям , , , , , определяется суммарный эффект эквивалентов хлор-иона по формуле 4.

Блок-схема алгоритма приводится на рисунке 1.4.

Пример 10.Определение степени засоления методом суммарного эффекта эквивалентов хлор-иона.Средневзвешенное содержание ионов Ca, Mg, Na, HCO₃, Cl и SO₄ в слое 0–100 см равно соответственно 1,7; 0,1; 0,7; 1,5; 0,7 и 0,3 мг-экв на 100 г почвы.

Рисунок 1.4 – Алгоритм определения суммарного эффекта эквивалентов хлор-иона для условий Поволжья

Решение. Связывание гидрокарбоната кальция:

так как < , то = – = 1,7 – 1,5 = 0,2; а = 0

Связывание сульфата кальция:

так как > , то = – = 0,3 – 0,2 = 0,1; а = 0

Процентное содержание токсичных солей для метровой толщи равно:

Запасы токсичных солей: т/га.

Сумма эквивалентов иона хлора:

Согласно приложению метровая толща почвы является слабозасоленной.