Гіпсування солонцевих ґрунтів як метод меліорації та підвищення урожайності

Як гіпсування покращує властивості ґрунту та підвищує врожай

Висока лужність і погана структура солонців блокують розвиток культур і знижують ефективність внесених добрив. Гіпсування вирішує цю проблему за рахунок заміщення надлишкового натрію в ґрунті кальцієм. Меліорація не просто покращує водно-фізичні властивості солонців, але й гарантує пряму надбавку врожаю польових культур.

Присутність обмінного натрію різко погіршує структуру солонців, роблячи їх водонепроникними та щільними в сухому стані. При внесенні гіпсу кальцій витісняє натрій із ґрунтового поглинального комплексу (ГПК) у ґрунтовий розчин, де утворюється нейтральна сіль. Хімізм цього процесу виглядає таким чином:

[ГПК]Na₂ + CaSO₄ ⇄ [ГПК]Ca + Na₂SO₄

Одночасно в ґрунті нейтралізується активна содова лужність із випаданням в осад карбонату кальцію:

Na₂CO₃ + CaSO₄ = CaCO₃↓ + Na₂SO₄

Практичний ефект меліорації виражається в помітному зростанні продуктивності культур. За даними польових випробувань, надбавка врожаю зерна становить:

• Надбавка зерна на чорноземах — 3–6 ц/га
• Надбавка зерна на каштанових ґрунтах — 2–3 ц/га
• Площа засолених ґрунтів під рисом — 110 тис. га

На солонцях і засолених ґрунтах під рисом гіпсування показує максимальну ефективність при спільному внесенні з мінеральними добривами. Нижче наведено практичні дані щодо спільного використання фосфогіпсу та різних доз NPK:

Вибір меліорантів і розрахунок норми внесення гіпсу

Для проведення робіт використовують як природну сировину, так і побічні продукти хімічної промисловості. Вибір конкретного меліоранту залежить від його доступності та агрохімічних показників ґрунту. На ринку і поблизу родовищ доступні кілька основних матеріалів:

• Сиромелений гіпс (CaSO₄·2H₂O) — білий м'який порошок, що отримується розмелом природного гіпсу. Містить не менше 85% діючої речовини (для класу А). Тонкість помелу: залишок на ситі 0,25 мм — не більше 25%, на ситі 1 мм — не більше 3,5%. Слаборозчинний у воді, реагує з ґрунтом поступово.
• Фосфогіпс (CaSO₄·2H₂O) — дрібнодисперсний білий або сірий порошок, відхід виробництва екстракційної фосфорної кислоти. Містить не менше 93% діючої речовини (для 1-го сорту при 5%-й вологості), а також від 2 до 3% фосфору (P₂O₅). Доступний у великих обсягах на хімічних комбінатах.
• Глиногіпс (CaSO₄·2H₂O з домішкою глини) — видобувається з пухких природних покладів у зонах поширення солонців, не потребує попереднього розмелу. Вміст діючої речовини коливається залежно від родовища.
• Альтернативні меліоранти — вапнякове борошно CaCO₃ (ефективне на малонатрієвих ґрунтах), хлористий кальцій CaCl₂ (за умови якісного промивання) та сірчанокисле залізо FeSO₄·7Н₂О.

Рішення про доцільність меліорації ухвалюють на основі детального хімічного аналізу ґрунтів. Практика показує, що гіпсування необхідне при перевищенні певних порогових значень обмінних елементів. Ці критичні показники наведені нижче:

• Поріг за обмінним натрієм — понад 10% ємності обміну
• Поріг за обмінним магнієм — понад 30% ємності обміну
• Допустимий рівень натрію — до 5% ємності обміну

Процес меліорації планують покроково:

1. Проведіть агрохімічний аналіз ґрунту з визначенням ємності поглинання, вмісту натрію та магнію.
2. Розрахуйте базову норму гіпсу за формулою з урахуванням параметрів орного горизонту.
3. Зробіть поправку на вміст діючої речовини в конкретній партії меліоранту.
4. Внесіть меліорант і за потреби проведіть промивні поливи на фоні зрошення.

Для точного планування меліоративних робіт необхідно розрахувати дозу чистої речовини. На практиці використовують формулу, яка враховує ємність поглинання та параметри оброблюваного шару. Розрахунок норми чистого гіпсу (т/га) виглядає таким чином:

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

Де використовуються такі показники:

• 86 — молярна маса еквівалентів CaSO₄·2H₂O, мг/моль-екв (необхідного для витіснення 1 ммоль-екв Na⁺);
• Na — вміст обмінного натрію в ґрунті, ммоль-екв/кг;
• T — ємність катіонного обміну ґрунту, ммоль-екв/кг (показник 0,1T відповідає допустимому рівню натрію в 10%);
• h — глибина оранки (меліорованого шару), см;
• ρ — щільність ґрунту, г/см³;
• 10⁵ — об'єм шару ґрунту в 1 см на площі 1 га, дм³;
• 10⁹ — коефіцієнт для переведення міліграмів у тонни.

Розглянемо конкретний приклад розрахунку. На ґрунті з вмістом обмінного натрію 50 ммоль-екв/кг та ємністю катіонного обміну 180 ммоль-екв/кг, при глибині оранки 20 см і щільності 1,2 г/см³, розрахункова норма чистого гіпсу становитиме 6,6 т/га. Фактичну фізичну масу меліоранта коригують з урахуванням відсоткового вмісту діючої речовини у добриві, що використовується.

При підвищеному вмісті обмінного магнію в ґрунті розраховують додаткову дозу меліоранта. Для цього використовують ту саму формулу, але вираз у дужках замінюють на різницю (Mg - 0,3 × T). Аналогічне коригування норми проводять при високому содовому засоленні.

Ефективність меліорації солонців залежить від точного розрахунку дозування гіпсу та способу його загортання. Норма внесення розраховується індивідуально під кожен тип ґрунту, враховуючи характер його засолення. Нераціональний розподіл меліоранта призведе або до зайвих витрат, або до відсутності вираженого меліоративного ефекту.

Особливу увагу приділіть характеру залягання солонців на полі. Вони рідко йдуть суцільним масивом і частіше зустрічаються плямами. Якщо такі солонцеві плями займають менше 30 % від загальної площі ділянки, проводити суцільне гіпсування не потрібно — вносьте меліорант тільки локально на ці плями.

Технологія загортання гіпсу за горизонтами ґрунту

Вибір техніки та глибини обробітку ґрунту залежить від того, наскільки глибоко залягає солонцевий шар. Неправильне загортання може залишити гіпс на поверхні або завести його занадто глибоко, позбавивши контакту з цільовим горизонтом.

• Мілкий солонцевий шар (неглибоке залягання): розподіліть гіпс по полю після оранки та загортайте його в ґрунт звичайним культиватором.
• Солонцевий горизонт на глибині від 7 до 20 см: вносьте меліорант у два прийоми. Першу частину розподіліть перед оранкою під плуг з передплужником, а частину, що залишилася, — після оранки під культивацію.
• Солонцевий горизонт глибше 20 см: внесіть усю розраховану норму гіпсу за один раз перед оранкою і повністю загортайте плугом з передплужником.

У деяких випадках купівлю гіпсу можна скоротити за рахунок ресурсів самого поля. Якщо на глибині 35–45 см під солонцевим горизонтом залягають шари, багаті на природний гіпс, проведіть самогіпсування. Для цього виконайте плантажну оранку на глибину 35–50 см, щоб вивернути гіпсоносний шар назовні та перемішати його з солонцевим горизонтом. На каштанових солонцях з цією ж метою можна задіяти CaCO3 з підсолонцевого горизонту, проте пам'ятайте, що його дія поступається CaSO4.

Для боротьби з невеликими ізольованими плямами солонців на полі застосовують землювання. Цей метод полягає в механічному переміщенні та насуванні на солонцеві осередки родючого чорноземного ґрунту з прилеглих ділянок.

• Частка солонців для локального внесення — менше 30 %
• Глибина залягання природного гіпсу — 35–45 см
• Глибина плантажної оранки — 35–50 см
• Глибина солонцевого горизонту для двофазного внесення — 7–20 см