3.6.11. Способи видалення солей з профілю засолених ґрунтів

Основним і найбільш доцільним способом видалення солей з ґрунту є наскрізне їх промивання на фоні горизонтального, вертикального або комбінованого дренажу. Цей захід дозволяє створити на зрошуваному масиві (за несприятливого природного дренажу) необхідні умови для стійкого промивного водного режиму і відводу сольових розчинів за межі поля. Застосовуються й інші способи видалення солей.

Механічне видалення солей полягає у згрібанні сольової кірки солончаків тракторними скребками з наступним трансформуванням за межі зрошуваного масиву. Видалення солей таким способом корисно проводити перед промиванням. Воно сприяє зменшенню витрат промивних вод на розсолення і прискорює процес промивання ґрунту.

Заорювання солей застосовується на слабозасолених ґрунтах, коли нижні горизонти профілю вільні від солей, а їх дещо підвищена концентрація зосереджена на невеликій глибині у поверхневому горизонті профілю. Глибока полицева оранка (до 30-32 см) при відносно глибокому гумусовому горизонті створює умови для рівномірного розбавлення солей в орному шарі до рівнякон центрацій безпечних для росту і розвитку сільськогосподарських культур.

Поверхневе промивання застосовується для видалення солей з кореневмісних горизонтів важких ґрунтів з низькою водопроникністю, високими вологоємністю та вмістом солей у верхніх горизонтах і відносно низьким в глибоких шарах ґрунтового профілю.

За поверхневого поливу видалення солей з верхніх горизонтів відбувається шляхом декантації, який передбачає систематичне розчинення солей у промивних водах та їх скидання за межі поля. Повторна декантація новими порціями води здійснюється за один прийом 2-3 рази. Спосіб передбачає застосування значних мас води (до 20-30тис.м³/га), він дозволяє поєднувати промивку і вимивання солей з вирощуванням рису або розведенням риби на зрошуваних масивах.

Вимивання солей – застосовується на слабозасолених ґрунтах з глибоким заляганням підґрунтових вод. При застосуванні цього способу тимчасове опріснення ґрунту досягається шляхом витіснення (вимивання) солей в нижній горизонт профілю, але без надходження їх до підґрунтових вод. Використовують його при умові, що дорослі рослини переносять властиве даному ґрунту засолення, а для молодих – після поливу створюються сприятливі умови в початкові фази вегетації.

Наскрізна промивка передбачає вилучення водорозчинних солей з усієї товщі ґрунтового профілю, винос їх до підґрунтових вод і видалення в умовах природного або штучного дренажу за межі зрошувального масиву. При наскрізній промивці можливе опріснення не тільки ґрунтової товщі, ґрунтоутворювальних і підстильних порід, але і верхніх шарів підґрунтових вод.

Промивна норма – це кількість води, яку необхідно подати для промивки солей протягом промивного періоду. Промивку здійснюють переважно восени і взимку в умовах обмеженого випаровування, у два етапи. На першому – після насичення ґрунту водою до стану найменшої вологоємності відбувається розчинення солей. На другому етапі солевий розчин витискують додатковою порцією промивної води.

В практиці можливо і необхідно отримувати високий промивний ефект за мінімальних витрат води, тому обов'язковим є виконання ряду умов:

• перед промивкою на полі необхідно провести ретельне вирівнювання поверхні, інакше промивка буде нерівномірною і малоефективною;

• після вирівнювання проводять глибоку оранку, боронування і вирівнювання поверхні волокушею або легкими катками. Це забезпечить рівномірне затоплення поля і повільну та рівномірну фільтрацію промивної води крізь товщу ґрунту, що підвищує ефективність вилуговування солей;

• перед промивкою поле розбивають на чеки (розмірами від 0,1 до 0,5га), щоб шар води при затопленні був по можливості однаковим на всій площі;

• промивна норма подається на поле не відразу, а окремими порціями;

• промивки доцільно проводити в осінньо-зимовий період (листопад- січень), коли втрата води з поверхні ґрунту на випаровування мінімальна,

а підґрунтові води залягають найбільш глибоко; крім того, ефект промивок посилюється внаслідок конденсації водяної пари у верхніх ґрунтових горизонтах і за рахунок випадаючих опадів.

Промивання в ранні строки і особливо влітку небажані, тому що при значному випаровуванні відбувається реставрація засолення. Пізні промивки в кінці зими і навесні можуть затримувати і погіршувати якість польових робіт. Важливо після промивних поливів створити умови, які запобігають відновленню капілярно-сольових потоків і забезпечити відповідне розпушення ґрунту. Вирішувати ці питання можна боронуванням, відразу як ґрунт набуде стану фізичної стиглості з наступним чизелюванням глибших шарів, або кротуванням;

Промивки краще робити на полях, які в наступному році будуть зайняті травами (люцерною або трав'яними сумішками). Промивний ефект в даному випадку закріплюється, а при високому рівні агротехніки і правильному поливному режимі посилюється.

Важливою умовою розсолення ґрунтів є створення вільного відтоку промивних вод в глибокі підґрунтові води чи в дренажну систему і за межі ділянки розсолення. Слід досягти такої ефективності відводу промивних вод, при якій підґрунтові води на початок весняних польових робіт будуть не вище критичного рівня від поверхні ґрунту За відсутності належного відтоку промивні води застоюються в ґрунті, випаровуються і як наслідок засолення відновлюється, а ефект промивки знижується або зовсім не проявляється.

Для розрахунку промивної норми Л.П.Розов запропонував рівняння:

H_п =W_нв - W_t + n∙W_нв, (3.1)

де Н_п – промивна норма, W_нв – найменша польова вологоємність, W_t – запаси зологи в ґрунті перед промивкою, м³/га, п – коефіцієнт, залежний від ступеня засолення ґрунту.

Л.П.Розовим показано, якщо ґрунт наситити до НВ, то одна додаткова порція води (п = 1) може видалити від 60 до 90% водорозчинних солей.

В.А.Ковдою для розрахунку промивної норми запропоновано формулу, яка враховує фізичні властивості ґрунту, глибину і мінералізацію під­ґрунтових вод:

H_n=п₁∙п₂∙п₃∙ 400S(±) 100, (3.2)

де Н_п – норма промивки, мм ; S – середній вміст солей в шарі 0,2 м, %, n₁ п₂, п₃ – коефіцієнти, що відображають залежність норм промивки від властивостей ґрунту і підґрунтових вод (табл. 3.66).

Широке застосування отримала формула для розрахунку норм промивки засолених ґрунтів, запропонована В.Р.Волобуєвим:

H_n = 10000 а∙glgS_H/S₀, (3.3)

де Н_п – промивна норма, м³/га, а - показник солевіддачі, який визначається за даними випробувальних промивок (табл. 3.67), S_H – вміст солей в промивному шарі до початку промивки, % від маси ґрунту; S_o – допустимий вміст солей, % від маси ґрунту

За даного методу промивка ґрунтів вважається завершеною, якщо допустимий вміст солей (S₀) в ґрунтовій товщі не перевищує наступних величин: при хлоридному типі засолення 0,2, сульфатно-хлоридному 0,3, хлоридно-сульфатному 0,4, сульфатно-кальцієвому 1,0% від маси сухого ґрунту.

Відомо, що оптимальна концентрація легкорозчинних солей в ґрунтових розчинах не повинна перевищувати 5-6 г/л. Гранично допустимий вміст солей залежно від типу засолення ґрунту наведено в табл. 3.68. За рахунок промивок, дренажу, вегетаційних поливів та інших заходів необхідно забезпечити зниження вмісту шкідливих солей у кореневмісному шарі до наведених значень.

Промивні норми, розраховані за формулою В.Р.Волобуєва, відповідають величинам, наведеним у табл. 3.69.

Важливим етапом у дослідженні солонців і солонцевого процесу стали роботи К.К.Гедройця у 1912-1928 pp. Відповідно з його загальновідомої концепції солонці є похідними засолених ґрунтів, а головним чинником пептизації і виникнення несприятливих властивостей цих ґрунтів є натрій, який з водорозчинних солей надходить до ГВК.

Таблиця 3.66 – Величина коефіцієнтів п_1´ п_2´, п_3´ для розрахунку норми промивки (В.А.Ковда, 1947)

Механічний склад	n1	Глибина залягання рівня підгрунтових вод,м	n2	Мінералізація підгрунтових вод	n3
Пісок	0,5	>7 – 10	1	Мала і середня	1,0
Суглинок	1,2	5	1,5	Сильна	2,0
Гліна	2,0	1,5 – 2,0	3	Розсоли	3,0

Таблиця 3.67 – Значення показника солевіддачі «а» в залежності від типу

засолення і механічного складу ґрунтів, що підлягають промиванню (В.Р.Волобуєв, 1975)

Ступінь засолення	Тип засолення
	хлоридний	сульфатно-хлоридний	хлоридно-сульфатний	сульфатний
Піщаний, супіщаний	0,62	0.72	0,82	1,18
Суглинковий	0,92	1,02	1,12	1,41
Легкоглинковий	1,22	1,32	1,42	178
Середньо і важко глинистий	1,80	1.90	2,10	2,40
Злиті глини	2,70	2,80	3,00	3,80

Пептизуюча дія обмінного натрию на ґрунтові колоїди відбувається в умовах низького вмісту водорозчинних солей. Схема його еволюції при розсоленні ґрунту в найпростішій формі виглядає так:

Натрієвий солончак  солонець  солодь

При цьому допускається часткове руйнування колоїдів та їх переміщення вниз за профілем ґрунту. З огляду на це, при визначенні умов

формування солонців у певний період почали зважати на кількість і склад ґрунтових солеї та характер їх переміщення в ґрунті. К.Д.Глінка (1927) припускав можливість утворення солонця за багаторазового повторення циклів засолення ґрунту в процесі підняття мінералізованих підґрунтових вод і верховодки та наступного розсолення верхніх горизонтів атмосферними опадами.

Таблиця 3.68 – Верхня межа допустимого вмісту солей у ґрунті залежно від типу засолення, % на суху наважку (за даними аналізу водної витяжки, ґрунт: розчин 1:5)

Параметри	Тип засолення
	хлоридний	Сульфатно-хлоридний	Хлоридно-сульфатний	сульфатний	Содово-хлоридний, хлоридно-содовий	Содово-сульфатний,сульфатно-содовий	Сульфатно-або хлоридно-гідро-карбонатний
Загальний вміст солей (сухий залишок)	0,15	0,20	0,4(1,2)*	0,6(1,2)*	0,20	0,25	0,40
Сума токсичних солей	0,10	0,12	0,25	0,30	0,15	0,25	0,30
Токсичний сульфат-іон	0,02	0,04	0,11	0,14	-	0,07	0,10
Хлор-іон	0,03	0,03	0,03	0,03	0,02	-	0,03
Рухомий натрій-іон	0,046	0,046	0,046	0,046	0,046	0,046	0,046
Гідрокарбонат-іон	0,08	0,08	0,08	0,08	0,10	0,10	0,10
рН у суспензії 1:2,5	8,3	8,3	8,3	8,3	8,5	8,5	8,5
Увібрании натрій	У високогумусних та малогумусних ґрунтах верхня межа не повинна перевищувати відповідно 10 і 5% від суми катіонів

* Цифри без дужок відповідають вмісту гіпсу в ґрунтах до 0,5%, у дужках - понад 0,5%.

Пізніше В.А.Ковдою (1939) була обґрунтована роль у розвитку і підтриманні солонцевих властивостей ґрунту постійного зв'язку ґрунтового профілю з ґрунтовими водами, вказано на необхідність використання даного критерію в класифікації солонців.

Доведено можливість формування високої бікарбонатної лужності при невеликій загальній засоленості солонцевого (ставпчастого) горизонту. Лужна реакція ґрунтового розчину в цьому горизонті крім обмінного натрію та соди, зумовлюється також гуматами, силікатами та алюмінатами лугів. Останні в присутності вуглекислого газу, який входить до складу ґрунтового повітря, випадають в осад з утворенням гідрокарбонату натрію (Ковда, 1939).

Тривалий час єдиною причиною утворення солонців вважався саме обмінний натрій. Ця точка зору переважає й зараз, щоправда, трактування механізму диспергації ґрунту під впливом Na⁺ дещо змінилося.

Крім того, в зв'язку з поширенням ґрунтів, які мають типовий солонцевий профіль, але порівняно невелику кількість обмінного натрію (<10-20% від ємності вбирання) значну частку (до 40-60%) обмінного

Таблиця 3.69 – Промивні норми залежно від механічного складу, типу і ступеня засолення грунтів (В.Р.Волобуєв, 1975)

Вміст солей в розрахунковому шарі до початку промивки, % від маси сухого ґрунту	Промивна норма залежно від типу засолення, м3/га
	хлоридний	сульфатно- хлоридний	хлоридно- сульфатний	сульфатний
Піщані та супіщані ґрунти
0,5-1,0	4500	4000	3500	-
1,0-2,0	6500	6000	5500	4000
2,0-3,0	7500	7000	6500	5000
3,0-4,0	8500	8000	7500	7000
Суглинкові ґрунти
0,2-0,5	4000	4000	1000	-
0,5-1,0	6500	5500	4000	-
1,0-2,0	9500	8500	7500	4500
2,0-3,0	11000	10000	9500	7000
3,0-4,0	12000	11500	11000	9000
Глинисті ґрунти з низькою водовіддачею
0,2-0,5	7000	4000	2500	-
0,5-1,0	12500	10000	7000	-
1,0-2,0	18000	15500	15000	7000
2,0-3,0	21500	19000	19000	12000
3,0-4,0	23000	21500	21000	14500

магнію, стало актуальним питання вивчення впливу магнію на утворення солонцевого горизонту (Гедройц, 1955 Розов, 1932; Сушко, 1933; Усов, 1937).

Вказувалось на те, що певні властивості ґрунтів при насиченні ГВК обмінним магнієм набувають проміжних значень між натрій- і кальцій-насиченими ґрунтами, а також на те, що ґрунти що містять недостатню для осолонцювання кількість обмінно-увібраного натрію, відзначаються чітко вираженою солонцюватістю за рахунок підвищеного вмісту магнію (Єгоров В.В., 1967). У багатьох випадках вважалося що магній впливає на ґрунт подібно до кальцію. Саме з огляду на це магнієві солонці були названі «залишковими».

Існує також переконання (Панов Н.П, 1972, Михайличенко В.Н., 1979, Муха В.Д. та інші, 1979), що обмінний магній посилює пептизуючу дію натрію. Зрештою, безперечним є те, що за багатьма ознаками магнієві, або малонатрієві солонці та солонцюваті ґрунти досить відмінні від аналогічних багатонатрієвих ґрунтових об^’єктів, і головне в цій різниці – специфічна дія магнію, який по аналогії з натрієм викликає необхідність поповнення ґрунтів активним кальцієм (Минкин М.Б., Калиниченко В.П., Садименко П.А, 1986).

Важливим етапом у розвитку поглядів на природу солонцевого процесу стали уявлення про можливість безпосереднього утворення солонців (без стадії солончаків) при засоленні ґрунту содовими підґрунтовими водами (Ковда В.А, 1946, Базилевич Н.І, 1953) та ймовірне утворення соди у відновному середовищі в присутності органічної речовини внаслідок сульфат редукуючої діяльності мікробіоти (Антипов-Каратаєв І.Н.,1953, Самбур Г.М., Власюк П.А., 1964). Досліджено також можливість утворення й акумуляції аморфної кремнекислоти в солонцевому горизонті.

В теперішній час сформульована роль у солонцевому процесі гідрофільних колоїдів (Михайличенко В.Н., 1979). Встановлено, що взаємодія розчинів натрієвих солей з ГВК на натрієвій (активній) стадії соленцеутворення полягає не тільки у збільшенні обмінного натрію чи зменшенні електростатичної стійкості колоїдів, а й у виділенні в розчин високомолекулярних натрієвих сполук полімерної кремнекислоти, гумінатів, алюмінатів натрію тощо.

Разом з натрієвими солями алюмоферрігумусових кислот вони утворюють складний комплекс – гідрофільну плазму. Остання, адсорбуючись на поверхні гідрофобних колоїдних частинок (міцел), утворює структуровану квазікристалічну оболонку, яка виконує роль структурно-механічного бар'єру і перешкоджає зближенню міцел. Очевидно, саме це й визначає початок процесу пептизації колоїдів і наступну його стабілізацію. Крім того, структурована гідрофільна оболонка може утворюватися безпосередньо на колоїдній міцелі внаслідок іонізації поверхні в лужному середовищі (Михайличенко В.Н. 1979).

При цьому характерним є те, що гідрофільна плазма утворюється виключно в присутності натрієвих солей, а магнієві солонці в природі можливі тільки завдяки тому, що Mg²⁺ не повністю переводить в осад гідрофільну плазму, яка виникає незалежно від нього.

Класифікація солонців наведена у табл. 3.70.

Солонцевий процес – це комплекс взаємопов'язаних явищ, зумовлений певним поєднанням кількості обмінного натрію в ґрунтовому вбирному комплексі із загальною концентрацією, хімічним складом та співвідношенням солей у ґрунтовому розчині. Найхарактернішими явищами в цьому комплексі є пептизованість мулу і колоїдів, високі показники лужності ґрунтового розчину (в першу чергу завдяки наявності соди) і розчинності гумусових речовин. Розвиток цих явищ призводить до формування специфічного ґрунтового профілю елювіально-ілювіального типу (за мулом, півтораоксидами, ЄКО). Залежно від вологості ґрунтової маси проявляються також специфічні фізичні властивості, а саме: високі пластичність, липкість, набрякання, відсутність водостійкості і структури, вкрай низька водопроникність у вологому стані і висока щільність при висиханні ґрунту.

Таблиця 3.70 – Класифікація солонців

Тип	Підтип	Рід	Вид
		За глибиною засолення: солончакові: легкорозчинні солі на глибині 0-30 см; Високосолончакові - 30-50 см; Солончакові - 50-100 см; Глибокосолончакуваті - 100-150 см; Несолончакуваті (глибоко засолені) 150-200 см.	За глибиною залягання солонцевого горизонту (НІ): Кіркові з глибини - 1-2 см; Мілкі - 3-5 см; Середні - 5-15 см; Глибокі > 15 см.
	Чорноземні
	Зональні
	Каштанові
Степові	Лучно- чорноземні
			За вмістом увібраного натрію у солонцевому горизонті (НІ): Малонатрієві- до 10% Середньонатрієві -10-25% Багатонатрієві >25%.
Лучно- степові	Лучно- каштанові	За ступенем засолення: солонці - солончаки сильнозасолені, середньозасолені, слабкозасолені, незасолені (зустрічаються рідко)
Лучні	Чорпоземо- лучні
Літогенні	Каштаново- лучні	За типом засолення: Содові Змішані: содово-сульфатні, содово-хлоридно-сульфатні; Нейтральні: сульфатно-хлоридні, хлоридно-сульфатні	За структурою солонцевого горизонту (НІ): Стовпчасті Горіхуваті Призматичні Брилисті
Чорноземні	Азональні
Алювіально-лучні	Літогенні
	Чорноземні	За глибиною залягання карбонатів гіпсу: Висококарбонатні - вище 40 см; Глибококарбонатні - нижче 40 см; Високогіпсові - вище 40 см; Глибокогіпсові - нижче 40 см.	За ступенем осолодіння: Слабоосолоділі - горизонт Еgl відсутній Середньоосолоділі Egl<НЕgl Сильноосолоділі Еgl>НЕgl
	Модальні осолоділі