Гипсование солонцовых почв как метод мелиорации и повышения урожайности

Как гипсование улучшает свойства почвы и повышает урожай

Высокая щелочность и плохая структура солонцов блокируют развитие культур и снижают эффективность вносимых удобрений. Гипсование решает эту проблему за счет замещения избыточного натрия в почве кальцием. Мелиорация не просто улучшает водно-физические свойства солонцов, но и гарантирует прямую прибавку урожая полевых культур.

Присутствие обменного натрия резко ухудшает структуру солонцов, делая их водонепроницаемыми и плотными в сухом состоянии. При внесении гипса кальций вытесняет натрий из почвенного поглощающего комплекса (ППК) в почвенный раствор, где образуется нейтральная соль. Химизм этого процесса выглядит следующим образом:

[ППК]Na₂ + CaSO₄ ⇄ [ППК]Ca + Na₂SO₄

Одновременно в почве нейтрализуется активная содовая щелочность с выпадением в осадок карбоната кальция:

Na₂CO₃ + CaSO₄ = CaCO₃↓ + Na₂SO₄

Практический эффект мелиорации выражается в заметном росте продуктивности культур. По данным полевых испытаний, прибавка урожая зерна составляет:

• Прибавка зерна на черноземах — 3–6 ц/га
• Прибавка зерна на каштановых почвах — 2–3 ц/га
• Площадь засоленных почв под рисом — 110 тыс. га

На солонцах и засоленных почвах под рисом гипсование показывает максимальную эффективность при совместном внесении с минеральными удобрениями. Ниже приведены практические данные по совместному использованию фосфогипса и различных доз NPK:

Выбор мелиорантов и расчет нормы внесения гипса

Для проведения работ используют как природное сырье, так и побочные продукты химической промышленности. Выбор конкретного мелиоранта зависит от его доступности и агрохимических показателей почвы. На рынке и вблизи месторождений доступны несколько основных материалов:

• Сыромолотый гипс (CaSO₄·2H₂O) — белый мягкий порошок, получаемый размолом природного гипса. Содержит не менее 85% действующего вещества (для класса А). Тонкость помола: остаток на сите 0,25 мм — не более 25%, на сите 1 мм — не более 3,5%. Слаборастворим в воде, реагирует с почвой постепенно.
• Фосфогипс (CaSO₄·2H₂O) — мелкодисперсный белый или серый порошок, отход производства экстракционной фосфорной кислоты. Содержит не менее 93% действующего вещества (для 1-го сорта при 5%-й влажности), а также от 2 до 3% фосфора (P₂O₅). Доступен в больших объемах на химических комбинатах.
• Глиногипс (CaSO₄·2H₂O с примесью глины) — добывается из рыхлых природных залежей в зонах распространения солонцов, не требует предварительного размола. Содержание действующего вещества колеблется в зависимости от месторождения.
• Альтернативные мелиоранты — известняковая мука CaCO₃ (эффективна на малонатриевых почвах), хлористый кальций CaCl₂ (при условии качественной промывки) и сернокислое железо FeSO₄·7Н₂О.

Решение о целесообразности мелиорации принимают на основе детального химического анализа почв. Практика показывает, что гипсование необходимо при превышении определенных пороговых значений обменных элементов. Эти критические показатели приведены ниже:

• Порог по обменному натрию — более 10% емкости обмена
• Порог по обменному магнию — более 30% емкости обмена
• Допустимый уровень натрия — до 5% емкости обмена

Процесс мелиорации планируют пошагово:

1. Проведите агрохимический анализ почвы с определением емкости поглощения, содержания натрия и магния.
2. Рассчитайте базовую норму гипса по формуле с учетом параметров пахотного горизонта.
3. Сделайте поправку на содержание действующего вещества в конкретной партии мелиоранта.
4. Внесите мелиорант и при необходимости проведите промывные поливы на фоне орошения.

Для точного планирования мелиоративных работ необходимо рассчитать дозу чистого вещества. На практике используют формулу, которая учитывает емкость поглощения и параметры обрабатываемого слоя. Расчет нормы чистого гипса (т/га) выглядит следующим образом:

Д = 86 × (Na - 0,1 × T) × 10⁵ × h × ρ / 10⁹

Где используются следующие показатели:

• 86 — молярная масса эквивалентов CaSO₄·2H₂O, мг/моль-экв (необходимого для вытеснения 1 ммоль-экв Na⁺);
• Na — содержание обменного натрия в почве, ммоль-экв/кг;
• T — емкость катионного обмена почвы, ммоль-экв/кг (показатель 0,1T соответствует допустимому уровню натрия в 10%);
• h — глубина вспашки (мелиорируемого слоя), см;
• ρ — плотность почвы, г/см³;
• 10⁵ — объем слоя почвы в 1 см на площади 1 га, дм³;
• 10⁹ — коэффициент для перевода миллиграммов в тонны.

Рассмотрим конкретный пример расчета. На почве с содержанием обменного натрия 50 ммоль-экв/кг и емкостью катионного обмена 180 ммоль-экв/кг, при глубине вспашки 20 см и плотности 1,2 г/см³, расчетная норма чистого гипса составит 6,6 т/га. Фактическую физическую массу мелиоранта корректируют с учетом процентного содержания действующего вещества в используемом удобрении.

При повышенном содержании обменного магния в почве рассчитывают дополнительную дозу мелиоранта. Для этого используют ту же формулу, но выражение в скобках заменяют на разность (Mg - 0,3 × T). Аналогичную корректировку нормы проводят при высоком содовом засолении.

Эффективность мелиорации солонцов зависит от точного расчета дозировки гипса и способа его заделки. Норма внесения рассчитывается индивидуально под каждый тип почвы, учитывая характер ее засоления. Нерациональное распределение мелиоранта приведет либо к лишним затратам, либо к отсутствию выраженного мелиоративного эффекта.

Особое внимание уделите характеру залегания солонцов на поле. Они редко идут сплошным массивом и чаще встречаются пятнами. Если такие солонцовые пятна занимают менее 30 % от общей площади участка, проводить сплошное гипсование не нужно — вносите мелиорант только локально на эти пятна.

Технология заделки гипса по горизонтам почвы

Выбор техники и глубины обработки почвы зависит от того, насколько глубоко залегает солонцовый слой. Неправильная заделка может оставить гипс на поверхности или увести его слишком глубоко, лишив контакта с целевым горизонтом.

• Шалловый солонцовый слой (неглубокое залегание): распределите гипс по полю после вспашки и заделайте его в почву обычным культиватором.
• Солонцовый горизонт на глубине от 7 до 20 см: вносите мелиорант в два приема. Первую часть распределите перед вспашкой под плуг с предплужником, а оставшуюся часть — после вспашки под культивацию.
• Солонцовый горизонт глубже 20 см: внесите всю рассчитанную норму гипса за один раз перед вспашкой и полностью заделайте плугом с предплужником.

В некоторых случаях покупку гипса можно сократить за счет ресурсов самого поля. Если на глубине 35–45 см под солонцовым горизонтом залегают слои, богатые природным гипсом, проведите самогипсование. Для этого выполните плантажную вспашку на глубину 35–50 см, чтобы вывернуть гипсоносный слой наружу и перемешать его с солонцовым горизонтом. На каштановых солонцах с этой же целью можно задействовать CaCO3 из подсолонцового горизонта, однако помните, что его действие уступает CaSO4.

Для борьбы с небольшими изолированными пятнами солонцов на поле применяют землевание. Этот метод заключается в механическом перемещении и надвигании на солонцовые очаги плодородной черноземной почвы с прилегающих участков.

• Доля солонцов для локального внесения — менее 30 %
• Глубина залегания природного гипса — 35–45 см
• Глубина плантажной вспашки — 35–50 см
• Глубина солонцового горизонта для двухфазного внесения — 7–20 см