Склад і властивості каштанових ґрунтів
Склад і властивості каштанових ґрунтів Сухого Степу пов'язані з розвитком процесів гумусонакопичення, карбонатизації і осолонцювання, які відбуваються в умовах посушливого клімату. Інтенсивність прояву процесів залежить від мезо- і мікрорельєфу, механічного складу ґрунтотворних порід, наявності в них карбонатів і легкорозчинних солей.
За механічним складом серед каштанових солонцюватих ґрунтів переважають важкосуглинкові і легкоглинисті різновидності темно-каштанових 71,5%, каштанових – 90%, середьосуглинкові 8,2 і 0, супіщані - 2 і 0% (М.І.Полупан, 1988).
Профіль темно-каштанових і каштанових солонцюватих ґрунтів чітко диференційований за елювіально-ілювіальним типом. Про це свідчить перерозподіл мулу і фізичної глини по профілю. Верхній елювійований [H(e)] горизонт менше містить цих частинок, порівняно з перехідними ілювійованими [Нр(і) та Рhік] горизонтами (табл. 3.55). Чим сильніше виражена солонцюватість, тим помітнішою є диференціація профілю за вмістом мулу.
Мінеральна частина каштанових ґрунтів становить 97-98% їх маси. В мулистій фракції переважають мінерали монтмориллонітової групи і гідрослюді. Вторинні мінерали каолінітової групи зустрічаються рідко. Грубі фракції представлені переважно кварцем, польовими шпатами і слюдами.
Валовий вміст SiО2 в профілі змінюється слабо, хоча зустрічаються не значні скупчення його у верньому гумусово-елювіальному горизонті.
Вміст півтораоксидів заліза (Fe2O3) і алюмінію (Аі2О3) визначається ступенем солонцюватості і зростає в перехідних ілювійованих горизонтах (табл. 3.55). Це підтвержується співвідношенням SiО2:R2О3, яке є найвищим у гумусових елювійованих горизонтах (в темно-каштанових ґрунтах – 5,0, а в каштанових – 5,7 і зменшується в ілювійованих шарах, відповідно до 3,8-4,2 та 3,8-3,9).
Гумус каштанових ґрунтів міцно пов'язаний з мінеральною частиною ґрунту. Вміст його в темно-каштанових ґрунтах на азово-причорноморській смузі в глинистих і важко суглинкових різновидах становить 2,5-3,5%, а у Кримській підзоні Сухого Степу 1,7-3,0%. В легкосуглинкових і супіщаних різновидах він не перевищує 0,7-1,5%. В каштанових ґрунтах вміст гумусу не перевищує 1,3-3,0%. Загальною закономірністю є поступове зменшення вмісту гумусу вниз за профілем.
Гумусовий профіль темно-каштанових ґрунтів у важкосуглинкових і легкоглинистих різновидностях коливається в межах 50-75 см, легкосуглинкових супіщаних – 70-80, а в каштанових ґрунтах важкого механічного складу – 45-65 см.
Таблиця 3.55 – Хімічний склад, вміст фізичної глини і мулу в каштанових ґрунтах (М.І.Полупан, 1979)
Показники |
Темно-каштановий солонцюватий легкоглинистий на лесах |
Каштановий солонцюватий легкоглинистий на лесах |
|||||||
Генетичний горизонт |
|||||||||
Н(е)а |
Нр(і) |
Phi/k |
Pk(h) |
Hed |
Н Рік |
Phik |
Pk(h) |
||
Шар ґрунту, см |
0-10 |
35-45 |
50-60 |
70-80 |
0-6 |
17-43 |
33-43 |
85-95 |
|
Вміст частинок, % |
|||||||||
<0,01 мм |
60,9 |
63,5 |
61,5 |
63,6 |
61,0 |
63,1 |
62,5 |
58,1 |
|
<0,001 мм |
38,4 |
39,8 |
40,0 |
42,4 |
40,2 |
42,2 |
44,9 |
41,6 |
|
Вміст оксидів, % |
|||||||||
SiО2 |
71,4 |
68,7 |
68,5 |
68,4 |
65,3 |
59,7 |
56,3 |
68,9 |
|
Fe2О3 |
5,4 |
6,8 |
6,2 |
5,0 |
3,9 |
5,8 |
5,2 |
5,1 |
|
АІ2О3 |
9,0 |
11,1 |
10,3 |
12,4 |
7,5 |
9,6 |
8,7 |
8,4 |
|
СаО |
0,7 |
0,9 |
0,7 |
0,9 |
0,5 |
0,7 |
0,5 |
0,9 |
|
МgО |
1,3 |
1,9 |
1,9 |
1,7 |
0,5 |
1,7 |
1,6 |
2,:1 |
|
Na2О |
0,8 |
0,8 |
0,6 |
0,3 |
0,7 |
0,6 |
0,8 |
0,9 |
|
SiО2:R2О3 |
5,0 |
3,8 |
4,2 |
3,9 |
5,7 |
3,9 |
3,8 |
5,1 |
|
У складі гумусу каштанових ґрунтів переважають гумінові кислоти. Співвідношення Сгк до Сфк у верхніх гумусових елювійованих горизонтах темно-каштанових ґрунтів становить 1,2-1,6, а в каштанових 1-1,3. В підгумусових горизонтах воно менше 1.
За фульватно-гуматного типу гумусу і наявності обмінного натрію відбувається диспергація гумусових речовин. Останні набувають рухомості і після коагуляції накопичуються в перехідних ілювійованих горизонтах. Чим більший ступінь солонцюватості, тим більша рухомість гумусових речовин.
Реакція ґрунтового розчину темно-каштанових ґрунтів близька до нейтральної чи нейтральна, каштанові ґрунти слаболужні або лужні; що обумовлено наявністю обмінно увібраного натрію і його водорозчиних солей. З глибиною збільшується зміст карбонатів і лужність зростає (табл. 3.56).
Ґрунтовий вбирний комплекс каштанових ґрунтів насичений катіонам кальцію і магнію, вміст яких є високим і дуже високим. У складі увібраних катіонів переважає кальцій. В темно-каштанових ґрунтах його частка становить 69-72% від ємності катіонного обміну, а в каштанових – 63-71%. На частку обмінного магнію припадає відповідно 20-26 і 30-36%. Співвідношення між увібраними катіонами Са2+ і Mg2+ вузьке: в темно-каштанових 2,7-3,4 і 2,0-2,1 в каштанових ґрунтах.
Таблиця 3.56 – Фізико-хімічні показники каштанових грунтів (М.І.Полупан, 1979)
Показники |
Темно-каштановий солонцюватий легкоглинистий на лесах |
Каштановий солонцюватий легкоглинистий на лесах |
|||||||
Генетичний горизонт |
|||||||||
Н(е)а |
Нр(і) |
Phi/k |
Pk(h) |
Hed |
Н Рік |
Phik |
Pk(h) |
||
Шар ґрунту, см |
0-10 |
35-45 |
50-60 |
70-80 |
0-6 |
17-43 |
33-43 |
55-65 |
|
рН водний |
6,5 |
6,8 |
7,0 |
7,2 |
7,7 |
7,8 |
8,0 |
7,9 |
|
Увібрані катіони, мг-екв/100 г ґрунту |
|||||||||
Са2+ |
23,7 |
24,0 |
22,4 |
Не визн. |
16,7 |
20,9 |
Не визн. |
Не визн. |
|
Мg2+ |
6,9 |
7,4 |
8,4 |
Не визн. |
8,0 |
10,7 |
Не визн.. |
Не визн.. |
|
Na+ |
. 0,5 |
0,6 |
0,7 |
Не визн. |
1,0 |
13 |
Не визн |
Не визн |
|
К+ |
1.1 |
0,9 |
0,7 |
Не визн. |
1,0 |
0,8 |
Не визн. |
Не визн. |
|
Ємність вбирання, мг-екв/100 г ґрунту |
34,0 |
33,4 |
32,4 |
Не визн. |
26,5 |
29,4 |
30,3 |
Не визн. |
|
Вміст обмінного Na від ЄКО, % |
3,2 |
2,7 |
2,2 |
Не визн. |
3,8 |
2,7 |
Не визн. |
Не визн. |
|
Вміст обміного натрію в темно-каштанових ґрунтах становить 2-3% від ємності котіонного обміну, зростаючи до 3-4% у каштанових ґрунтах. Значний вміст обмінно увібраних магнію і натрію обумовлюють погіршення агрофізичних показників та складу гумусу і, як наслідок, характерним є прояв фізичної або хімічної солонцюватості. За непромивного водного режиму в каштанових солонцюватих ґрунтах відбувається акумуляція на різній глибині скупчень карбонатів, гіпсу і легкорозчиних солей.
Темно-каштанові ґрунти Правобережжя Дніпра належать до незасолених. Сухий залишок не перевищує 0,07-0,14% (табл. 3.57). Їх аналоги у лівобережній частині Сухого Степу – глибокосолончакуваті, оскільки скупчення солей відбувається з глибини 100-150 см. Вміст солей в шарі 150-200 досягає 0,4-0,6%, серед яких переважають сульфати кальцію.
До глибокосолончакуватих відносяться темно-каштанові ґрунти північного Криму і більшість каштанових ґрунтів зони. Вміст водорозчинних солей в шарі 100-150 см 0,3-0,5%, а на глибині 150-200 см – 0,9-1,0%. У верхній частині профілю солі представлені здебільшого бікарбонатами натрію, кальцію, магнію; а з глибини 55-65 см з'являються скупчення сульфатів і хлоридів кальцію. Загальна кількість солей (сухий залишок) зростає до 0,4-2%.
За невисокого вмісту гумусу в орному шарі темно-каштанових ґрунтів, кількість валового азоту становить 0,15, а каштанових 0,13% (табл. 3.58).
Таблиця 3.57 – Склад водної витяжки каштанових ґрунтів, мг-екв 100 грунту (М.І.Полупан, 1979)
Показники |
Темно-каштановий солонцюватий легкоглинистий на лесах |
Каштановий солонцюватий легкоглинистий на лесах |
|||||||
Генетичний горизонт |
|||||||||
Н(е)а |
Нр(і) |
Phi/k |
Pk(h) |
Hed |
HPik |
Phik |
Pk(h) |
||
Глибина відбору зразків, см |
0-10 |
35-45 |
50-60 |
70-80 |
0-6 |
17-43 |
33-43 |
85-95 |
|
Сухий залишок |
0,07 |
0,08 |
0,1 |
0,14 |
0,12 |
0,21 |
0,26 |
0,41 |
|
Аніони |
|
||||||||
СО |
|
Не виявл. |
|
0,17 |
|
Не виявл. |
|
0,12 |
|
НСО |
0,55 |
0,85 |
1,09 |
1,44 |
0,52 |
0,79 |
1,68 |
0,8 |
|
Cl- |
0,1 |
0,06 |
0,07 |
0,09 |
0,04 |
0,03 |
0,68 |
3,42 |
|
SO |
0,2 |
0,05 |
0,09 |
0,14 |
1,07 |
2,09 |
2,37 |
2,09 |
|
Катіони |
|
||||||||
Са2+ |
0,69 |
0,56 |
0,32 |
0,37 |
0,47 |
0,47 |
0,56 |
0,32 |
|
Мg2+ |
0,11 |
0,07 |
0,31 |
0,04 |
1,03 |
1,96 |
2.24 |
0,3 |
|
Na+ |
0,09 |
0,28 |
0,62 |
1,34 |
0,18 |
0,76 |
1,32 |
5,3 |
|
К+ |
0,06 |
0,001 |
0,01 |
0,01 |
0,05 |
0,005 |
0,005 |
0,008 |
|
Таблиця 3.58 – Агрохімічні показники каштанових ґрунтів
(Б.С.Носко, С.П.Латишев, 1994)
Показники |
Темно-каштановий солонцюватий легкоглинистий на лесах |
Каштановий солонцюватий легкоглинистий на лесах |
|||||
Генетичний горизонт |
|||||||
Н(е)а |
Нр(і) |
Phi/k |
Hed |
НРік |
Phik |
||
Шар ґрунту, см |
0-10 |
35-45 |
50-60 |
0-6 |
17-43 |
33-43 |
|
Сухий залишок |
0,07 |
0,08 |
0,1 |
0,12 |
0,21 |
0,26 |
|
Загальний вміст, % |
|
||||||
Азоту |
0,15 |
0,12 |
0,09 |
0,13 |
0,1 |
0,07 |
|
Фосфору |
0,11 |
0,09 |
0,07 |
0,13 |
0,1 |
0,08 |
|
Калію |
2,4 |
2,1 |
2,5 |
2,1 |
2,1 |
2,3 |
|
Вміст рухомих сполук за Мачігіним, мг на 1кг ґрунту |
|||||||
Р2О5 |
21,6 |
18,3 |
не визнач. |
8,9 |
20,6 |
не визнач. |
|
К2О |
267 |
225 |
не визнач. |
30 |
298 |
не визнач. |
|
Найбільше його в темно-каштанових ґрунтах Північного Криму – до 0,16%. Валового фосфору більше в каштанових ґрунтах – 0,10-0,13%. Темно-каштанові містять його 0,09-0,11%. Як темно-каштанові, так і каштанові ґрунти мають значні запаси валового калію. Його вміст коливається в межах 2,1-2,5%.
Рухомими фосфатами темно-каштанові і каштанові ґрунти середньозабезпечені, відповідно 18-22 і 21-29 мг Р2О5 на 1 кг ґрунту. Таким чином, ґрунти потребують збільшення вмісту цих сполук в орному шарі. Це досягається внесенням фосфорних добрив, які на даних ґрунтах характеризується високою окупністю врожаєм. Слід мати на увазі можливі явища закріплення фосфатів у нерухомі форми.
Вміст обмінного калію в темно-каштанових ґрунтах знаходиться на оптимальному рівні (225-267 мг), а в каштанових – підвищений (298-305 мг К2О на 1 кг ґрунту) і збільшення не потребує. Однак в зрошуваних умовах вміст обмінного калію знижується і вони потребують калійних добрив.
В темно-каштанових і каштанових важкосуглинкових і легкоглинистих ґрунтах міститься мікроелементів вище середнього рівня. На 1 кг сухого ґрунту припадає, мг: кобальту – 17-18, марганцю – 560-1200, цинку – 110-140, бору – 30-40, міді – 30-60, нікелю – 30-50.
Темно каштанові і каштанові солонцюваті ґрунти характеризуються задовільними водно-фізичними властивостями, близькими до чорноземів південних. Щільність твердої фази коливається в межах 2,53-2,68 г/см3, зростаючи з глибиною. Щільність верхнього гумусового горизонту становить 1,15-1,17 г/см3 і є сприятливою для вирощуваних культур. В перехідних ілювійованих і, особливо, карбонатних горизонтах, щільність зростає до 1,40-1,48 г/см3 (табл. 3.59). Значного ущільнення зазнають каштанові зрошувані ґрунти, особливо вторинноосолонцьовані.
Відповідно щільності змінюється і пористість ґрунту. У верхніх гумусових горизонтах вона становить 55-56% знижуючить до 45-48% в перехіних ілювійованих і карбонатних горизонтах.
Структурно-агрегатний склад каштанових ґрунтів сприятливий, але якісно гірший, ніж в чорноземах південних. При зрошенні він погіршується за рахунок зростання брилистості та зменшення кількості агрономічно-цінних агрегатів. Найменше водотривких агрегатів крупніше 0,25 мм містять темно-каштанові солонцюваті ґрунти правобережного Сухого Степу, а найбільше – ґрунти північного Криму.
Важкий механічний склад темно-каштанових і каштанових ґрунтів, їх осолонцювання і наявність водорозчинних солей обумовлюють високі показники максимальної гігроскопічності (9-11%) і вологості в'янення (14-17%).
Таблиця 3.59 – Водно-фізичні показники каштанових ґрунтів (М.І.Полупан 1979, Б.С.Носко, С. П. Латишев, 1994)
Показники |
Темно-каштановий солонцюватий легкоглинистий на лесах |
Каштановий солонцюватий легкоглинистий на лесах |
||||
Генетичний горизонт |
||||||
Н(е)а |
Нр(і) |
Phi/k |
Hed |
Н Рік |
Phik |
|
Шар ґрунту, см |
0-10 |
35-45 |
50-60 |
0-6 |
17-43 |
33-43 |
Щільність твердої фази, г/см3 |
2,64 |
2,65 |
2,68 |
2,53 |
2,67 |
2,67 |
Щільність ґрунту, г/см3 |
1,17 |
1,32 |
1,48 |
1,15 |
1,24 |
1,40 |
Загальна пористість, % |
5,7 |
50,2 |
44,8 |
56,3 |
53,6 |
47,6 |
Максимальна гігроскопічність, % |
9,5 |
10,0 |
10,2 |
9,0 |
11,4 |
10,6 |
Вологість в'янення, % |
4,2 |
15,0 |
15,3 |
3,5 |
17,1 |
15,9 |
Найменша вологоємність, % |
26,0 |
22,0 |
21,0 |
29,0 |
26,1 |
24,2 |
Доступна вологість при НВ, % |
11,8 |
7,0 |
5,7 |
15,5 |
9,0 |
8,3 |
Найменша вологоємність у верхніх гумусових горизонтах задовільна (26-29%), знижується до показників незадовільної в перехідних ілювійованих і карбонатних горизонтах (21-24%). Це обумовлює низькі запаси продуктивної вологи, які становлять всього 6-16% при найменшій вологоємності.
Слабка структурність верхнього гумусового та ущільненість і злитість перехідних ілюйованих горизонтів темно-каштанових і каштанових солонцюватих ґрунтів є основними причинами низької їх водовбирної та фільтраційної здатності. Коефіцієнт фільтрації за Йовенком не перевищує 0,2-0,3 мм за хвилину.
Ґрунти мають також незначну глибину промочування. Осінні опади промочують ґрунт не глибше 70-100 см. В посушливі роки, з незначною кількістю опадів, глибина промочування не перевищує 50 см. Глибше промочуються каштанові ґрунти середньосуглинкового і супіщаного механічного складу, які мають кращу водопроникність. Весняні води можуть промочувати ґрунтову товщу до 1,5-2,0 м. Нижче 2 м в каштанових важкосуглинкових і легкоглинистих ґрунтах є наявним горизонт, що цілий рік залишається без промочування, який згідно із Висоцьким називається «мертвим», з постійною вологістю незалежно від періоду року.
Темно-каштанові і особливо каштанові солонцюваті ґрунти характеризуються високим дефіцитом вологи, що є основною причиною нестійких урожаїв вирощуваних сільськогосподарських культур.
Оцінюючи властивості каштанових солонцюватих ґрунтів, слід зазначити їх загальні особливості. Для них є характерним:
виражена диференціація профілю за елювіально-ілювіальним типом, яка обумовлена наявністю у ГВК обмінно увібраних катіонів Na+, значним вмістом обмінного Mg2+ та легкорозчинних солей, переважно гідрокарбонатів натрію, які створюють лужне середовище, викликають диспергацію і рухомість колоїдів;
фізична солонцюватість яка проявляється в розчленованості профілю на гумусово-елювійований Не з крихкою слабозернистою або платівчатою структурою і перехідний гумусово-ілювійований Нрі горизонт, ущільнений, зернисто-горіхуватої структури. Фізична солонцюватість не обумовлена достатньою наявністю обмінного натрію;
чітка диференціація профілю за вмістом фізичної глини і мулу. Горизонт Не містить цих частинок менше, порівняно з перехідними горизонтами [Нрі та Рhік]. Чим сильніше виражена солонцюватість, тим більший ступінь диференціації за містом мулу;
слабка зміна вмісту SiО2 в профілі та зростання вмісту півтораоксидів Fe2О3 і Аl2О3 в перехідних ілювійованих горизонтах, що визначається ступенем солонцюватості;
міцний зв'язок гумусу з мінеральною частиною ґрунту та залежність його вмісту від механічного складу;
коливання вмісту гумусу в межах 1,7-3,5% в темно-каштанових ґрунтах та 1,7-3% в каштанових;
переважання гумінових кислот у складі гумусу та фульватно-гуматний тип гумусу, переважання серед мікроорганізмів бактерій, які за сприятливих умов теплозабезпечення у вологі періоди здатні інтенсивно мінералізувати органічну речовину ґрунту;
нейтральна, слаболужна або лужна реакція ґрунтового розчину;
важкий механічний склад, що обумовлює достатню ємність катіонного обміну, яка не є лімітуючим фактором;
насиченість ГВК на 63-72% кальцієм і на 20-36% обмінним магнієм, вузьке співвідношення між ними (2-3,5), вміст обміного натрію не перевищує 4%;
вміст водорозчинних солей у верхніх горизонтах менше порогу токсичності, ґрунти переважно глибокосолончакуваті, в складі солей переважають бікарбонати натрію, кальцію і магнію, а глибшим горизонтам притаманні скупчення сульфатів і хлоридів кальцію;
середні запаси валових азоту і фосфору та підвищені – калію, середня забезпеченість рухомими фосфатами і азотом, підвищений вміст обмінного калію, вище середнього рівня забезпеченість мікроелементами;
задовільні водно-фізичні властивості і наявність ущільнених ілювійованого і карбонатних горизонтів, що обумовлює диференціацію профілю за водопроникністю, незначну глибину промочування і наявність «мертвого» горизонту з постійною вологістю; високі показники МГ і ВВ не забезпечують достатніх запасів продуктивної вологи, яка є основним лімітуючим фактором продуктивності темно-каштанових і каштанових ґрунтів;
можлива піддатливість вітровій ерозії в посушливі періоди з суховіями і безсніговими зимами.
За даними А.І.Сірого (1998), в зоні Сухого Степу за інтенсивної мінералізації і послаблення процесу гуміфікації, при одночасному накладенні солонцевого процесу в умовах посушливого клімату і зрідженого типчаково-ковилового і полинно-злакового покриву сформувались коротко профільні малогумусні каштанові ґрунти. Найбільш гумусовані і менш солонцюваті темно-каштанові ґрунти на півночі зони. Запас гумусу у них сягає 228 т/га. У слабосолонцюватих відмінах його запас знижується до 192, а в каштанових солонцюватих ґрунтах на півдні зони – до 160 т/га у горизонті 0-100 (табл. 3.60).
Звужене співвідношення між кальцієм і магнієм у ГВК та наявність обмінного натрію вплинули на агрохімічні особливості цих ґрунтів. Нейтральна, слаболужна або лужна реакція ґрунтового розчину у поєднанні з важким механічним складом обумовлюють високу і дуже високу забезпеченість рухомими фосфатами.
Агрофізичні властивості каштанових ґрунтів хоча і залишаються задовільними, проте вони є помітно гіршими у порівнянні з чорноземами.
У міру зростання ступеня солонцюватості погіршується структура, орний шар ущільнюється, розтріскується, зменшується загальна шпаруватість.
Збільшується частина недоступної рослинам вологи, внаслідок чого різко звужується діапазон активної вологи, який становить 125-140 мм у шарі 0-100 см.
Суттєво впливають на якість каштанових ґрунтів і несприятливі гідротермічні умови. Поправковий коефіцієнт на клімат тут маємо 0,68.
Усі ці особливості і визначають невисоку природну родючість цих ґрунтів. Бонітет їх коливається від 20 балів у каштанових солонцюватих до 37 балів у темно-каштанових легкоглинистих.
Таблиця 3.60 – Якісна оцінка (бонітування) каштанових ґрунтів (А.І.Сірий, 1998)
ґрунти |
Основні типові критерії |
Середній бал |
Поправки на |
Бонітет грунтів, бал |
||||||||||||||||
гумус |
фосфор |
калій |
ммзпв |
Солонцюватість |
клімат |
|||||||||||||||
т/га у шарі 0-100 см |
бал |
Р2О5 мг на 1кг грунту |
бал |
К2О мг на 1кг грунту |
бал |
мм у шарі 0-100 см |
бал |
|
|
|
|
|||||||||
Темно-каштанові легкоглинисті на лесі (Херсонська обл.) |
228 |
46 |
2,1 |
35 |
38,1 |
95 |
140 |
70 |
55 |
- |
0.68 |
37 |
||||||||
Темно-каштанові солонцюваті легкоглинисті на лесі (Херсонська обл.) |
192 |
38 |
1,9 |
32 |
39,6 |
69 |
130 |
65 |
50 |
0,88 |
0,68 |
30 |
||||||||
Каштанові солонцюваті легкоглинисті на лесі (Херсонська обл.) |
160 |
32 |
2,4 |
40 |
41,3 |
100 |
125 |
63 |
44 |
0,68 |
0,68 |
20 |
||||||||