Гипсование почв

Гипсование почв - внесение в почву гипса для улучшения ее химических, физических и биологических свойств.

Солонцы и солонцеватые почвы занимают немалые площади. Эти почвы отличаются большой связностью, плохими физико-химическими свойствами. Во влажном состоянии они диспергируют благодаря высокому содержанию натрия, превращаясь в мажущую массу. При обработке таких почв образуются глыбы. В сухом же состоянии обработка таких почв совсем невозможна. Урожаи в этом случае бывают низкие и плохого качества. Для улучшения этих почв нужно изменить реакцию их и состав катионов, что достигается гипсованием.

В зависимости от содержания поглощенного натрия почвы разделяются на:

• несолонцеватые - не больше 3-5% Na от емкости поглощения,
• слабосолонцеватые - 5-10,
• солонцеватые - 10-20,
• солонцы - больше 20.

Солонцы подразделяются на мелкие, или корковые, у которых солонцовый горизонт залегает на глубине не более 7 см, средние - с залеганием на глубине 7-15 см, и глубокостолбчатые - с залеганием солонцового горизонта на глубине более 15 см.

Помимо солонцов встречаются засоленные почвы. По степени засоления (количеству солей и глубине залегания соленосных горизонтов) их подразделяют на: 1) слабосолончаковатые (более 0,25% солей находится на глубине 80-150 см); 2) солончаковатые (более 0,25% солей находится на глубине 30-80 см); 3) солончаковые (соленосный горизонт на глубине 5-30 см); 4) солончаки (в верхнем слое почвы содержится не менее 1% солей). Количество солей в солончаках может быть от 1 до 10% и более.

По составу преобладающих солей солончаки разделяют на сульфатные (главным образом Na₂SO₄), содовые (главным образом Na₂CO₃ и NaНСО₃), хлоридные (NaCl и MgCl₂) и смешанные. Для улучшения солонцовых почв нужно устранить из них углекислые соли натрия, заменить кальцием, а образующийся Na₂SO₄ удалить промыванием. Одним из методов коренного улучшения солонцовых почв является их гипсование, т.е. химическая мелиорация. Этот метод научно обоснован и разработан отечественными учеными.

Применение навоза, компостов и других органических удобрений ускоряет улучшение солонцовых почв под действием гипсования. Гипсованием улучшают солонцовые почвы, содержащие больше 10% натрия от общей емкости поглощения. Слабосолонцеватые почвы хорошо улучшают повышенные дозы навоза, компостов и других органических удобрений, применяемые под глубокую вспашку. Иногда такие почвы, содержащие гипс (2-3%) на глубине 30-45 см, подвергают глубокой вспашке на 35-50 см, чтобы перемещать гипсоносный слой с солонцовым горизонтом. Образующийся при этом Na₂SO₄ (если он будет в избытке) удаляется орошением. Иногда применяют метод планировки (перевозят незасоленную почву на солонцовые участки в течение 3-5 лет из расчета примерно 500 т/га). Но этот метод весьма трудоемкий и не может получить большого распространения.

Эффективность гипсования

При гипсовании почвы происходит следующая химическая реакция: $$\ce{Na2CO3 + CaSO4 = CaCo3 + Na2SO4},$$ $$(почва)\ce{\begin{matrix}Na\\Na\end{matrix}+CaSO4 =(почва)Ca + Na2SO4}$$

Na₂SO₄ - нейтральная соль и в небольших количествах не вредит растениям. Если натрия больше 20% от емкости поглощения, необходимо удаление Na₂SO₄ путем орошения. Вследствие этого устраняется щелочная реакция, улучшаются физико-химические и биологические свойства почвы, облегчается их обработка, улучшается аэрация. Это приводит к усилению микробиологической деятельности и улучшению плодородия почвы.

Средняя эффективность гипсования на черноземе 3-6 ц/га зерна, а в зоне каштановых почв - 2-3 ц/га. Орошение значительно увеличивает эффективность гипсования. Повышению эффективности гипсования способствуют глубокая вспашка, снегозадержание, применение местных и промышленных удобрений. При сочетании гипсования с внесением навоза прибавки урожая от гипса и навоза часто суммируются.

Лучшими формами удобрений на солонцовых почвах являются сульфат аммония и простой суперфосфат.

Изменения, вызванные гипсованием, сохраняются на протяжении многих лет.

Дозы, сроки и способы внесения гипса

Дозу гипса (т/га) можно рассчитать по формуле $$\ce{CaSO4 . 2H2O = 0,086 (Na - 0,1 T) . H_П . d},$$

где Na - содержание Na, ммоль на 100 г почвы; Т - емкость поглощения, ммоль на 100 г почвы; Н_n - глубина пахотного слоя, см; d - объемный вес солонцового горизонта, г/см³.

Почвы сухостепной и полупустынной зон обычно имеют высокое содержание поглощенного кальция. С развитием солонцеватости количество поглощенного кальция уменьшается с одновременным увеличением поглощенного натрия и магния. Процесс же рассолонцевания должен сопровождаться не только с замещением кальцием обменного натрия, но и определенной части магния. Коренное преобразование свойств солонцов возможно при следующих условиях: 1) замещение кальцием натрия, если он содержится в количестве свыше 10% от суммы катионов; 2) вытеснение той части поглощенного магния, которая превышает 30% от суммы катионов; 3) насыщение кальцием поглощающего комплекса до 70% от суммы катионов. В основу расчета потребности солонцовых почв в химических мелиорантах положена степень насыщенности почвенного поглощающего комплекса кальцием.

По степени насыщенности кальцием солонцы бывают не насыщенными кальцием, когда в поглощающем комплексе его содержится меньше 70%. Часто такие солонцы преобладают в полупустынной зоне. Солонцы, насыщенные кальцием, содержат его в поглощающем комплексе около 70% от суммы катионов. Доза гипса для мелиорации этих солонцов может быть определена по приведенной выше формуле.

Не насыщенные кальцием солонцы могут быть многонатриевые (типичные) и малонатриевые, когда поглощенный натрий не превышает 10% от всех катионов. Норма гипса для многонатриевых солонцов должна соответствовать сумме замещаемого поглощенного натрия (до уровня 10%) и той части магния, которая превышает 30% от суммы обменных катионов: $$Г = 0,086\ce{(Na - 0,1T) + (Mg - 0,3T) H . d}$$

Для малонатриевых солонцов потребность в химических мелиорантах определяется по содержанию поглощенного магния: $$Г = 0,086\ce{(Mg - 0,3T) H . d}$$

Для солонцовых почв, содержащих соду, необходимо увеличить норму гипса для нейтрализации токсического действия соды на растения. Насыщение почвенного поглощающего комплекса кальцием в сухостепной и полупустынной зонах до 65-70% подавляет диспергирующую роль натрия и магния.

Ориентировочные нормы гипса, т/га:

Большие дозы гипса могут вноситься постепенно в течение 2-3 лет. Гипс можно вносить под яровую пшеницу, пропашные культуры. На корковых солонцах гипс вносят после вспашки и заделывают культивацией. На средних и глубоких столбчатых солонцах при мощности перегнойного горизонта не менее 20 см гипс перед вспашкой заделывают плугом с предплужником. На солонцах с меньшей мощностью перегнойного горизонта гипс вносится в два приема: перед вспашкой и под культивацию после вспашки. Разделение дозы гипса зависит от солонцового горизонта, который выворачивается на поверхность при вспашке.

Удобрения:

• Гипс сыромолотый (CaSO₄ · 2Н₂О содержит 71-73% CaSO₄);
• фосфогипс (СаSO₄·2Н₂О - 70-75% СаSO₄ и 2-3% Р₂О₅) является отходом заводов, производящих двойной суперфосфат и преципитат.