Вплив лесової меліорації на хімічні властивості та продуктивність чорнозему Таврії, осолонцьованого в процесі зрошення мінералізованою артезіанською водою

Для зрошення використовувалась артезіанська вода з мінералізацією 1,70-2,40 г/л (табл. 1). За роки досліджень якість води змінилась в негативний бік по відношенню до 1972 року. Вміст гідрокарбонат- іонів складав 1,60-4,80; іонів хлору - 4,20-11,60; сульфат-іонів - 17,86-31,90 мг-екв/л. Вміст іонів кальцію, магнію і натрію відповідно дорівнював 3,16-7,70; 9,0-13,0; 13,50-20,64 мг-екв/л. Водневий показник змінювався у діапазоні 7,2-8,0 одиниць. Хімічний склад цих вод змінювався від сульфатного до хлоридно-сульфатного.

Згідно з ДСТУ-2730-94 артезіанська вода за небезпечністю засолення належить до другого класу, тобто обмежено придатна, тому що рівень її мінералізації знаходиться в межах 1,70-2,40 г/л, а концентрація токсичних іонів, виражена в еквівалентах хлору - 8,59-16,34 мг-екв/л. За небез-печністю олуговування вода належить то до першого, то до другого класу в різні строки визначення (див. табл. 1), тому що рН коливається в межах 7,2-8,0 одиниць, а токсична лужність дорівнює 1,25-3,05 мг-екв/л. За небезпечністю осолонцювання зрошувальна вода належить до другого класу, тому що відношення натрію до суми катіонів змінювалось від 54,7 до 71,6%, досягаючи в середньому значення 61,4%, а співвідношення між магнієм і кальцієм коливалось від 1,38 до 2,85.

За класифікацією Полупана М.І., зрошення артезіанською водою веде до осолонцювання грунту слабкого ступеню, тому що середній рівень її мінералізації становить 2,1 г/л, вміст іонів натрію складає в середньому 16,05 мг-екв/л, відношення кальцію до натрію дорівнює 0,37, відношення натрію до суми кальцію і магнію - одиниці.

Таким чином, використання мінералізованих артезіанських вод другого класу (обмежено придатних) веде до розвитку осолонцювання грунтів слабкого ступеню, періодичного олуговування і засолення.

Таблиця 1 - Іригаційна оцінка зрошувальної води

Властивості незрошуваного та тривало зрошуваного мінералізованими артезіанськими водами вторинно осолонцьованого чорнозему південного.

Тривале зрошення (14 років) викликало погіршення властивостей грунту в результаті розвитку вторинного осолонцювання. Зміна морфологічних властивостей характеризується погіршенням струк-турного стану орного шару грунту з набуванням брилистості, наявністю кремнеземистої присипки та ілювійованості грунтового профілю. Незрошуваний грунт скипає на глибині 54 см, а зрошуваний - 59 см, тому що під впливом зрошення відбувається подальше вимивання карбонатів, яке посилює негативний кальцієвий баланс грунту. Вміст карбонатів в метровому шарі зменшився на 0,34%, або на 67,43 т/га.

Гумус перерозподілився по профілю зрошуваного грунту: відбулося зменшення гумусності у верхній його частині і збільшення - в нижній. Так, кількість гумусу в шарі 0-60 см знизилась на 0,13% (12,4 т/га), особливо в шарі 0-20 см - на 0,37% (5,28 т/га), або 12 відносних відсотки, а в шарі 60-100 см - збільшилась на 9,6 відносних відсотки. При цьому його кількість в шарі 0-100 см знизилась на 0,03% (10 т/га). Зміна якісного складу гумусу обумовила звуження відношення Сгк:Сфк в шарі 0-20 см з 1,54 до 1,10, в шарі 20-40 см - з 1,28 до 1,10.

У складі обмінних основ знизився вміст кальцію в шарі 0-20 см з 74,3 до 68,6%, в шарі 20-40 см - з 71,3 до 65,2%. Одночасно кількість натрію збільшилась до 1,07-1,18 мг-екв/100 г, тобто в 2 рази, а магнію - до 27,4-30,3%, тобто в 1,2 рази у порівнянні з незрошуваним грунтом. При цьому відношення обмінного кальцію до магнію зменшилось в шарі 0-20 см з 3,1 до 2,5, в шарі 20-40 см - з 2,7 до 2,1.

При використанні мінералізованих артезіанських вод (II класу) загальний вміст солей в метровому шарі збільшився в середньому на 0,0330%, або в 1,4 рази, що складає 0,1109%, тобто не відбулося істотного засолення грунту, хоча за 14 років зрошення надійшло близько 70 т/га солей. Збільшилась кількість токсичних солей в шарах 0-20 і 20-40 см відповідно в 2,8 і в 2,3 рази, але їх вміст не перевищив порогу токсичності. Помітно трансформувався якісний склад грунтового розчину, що визначається іоно-сольовим складом зрошувальних вод, в яких міститься в середньому 61,4% іонів натрію, кількість якого в шарі 0-20 см і 20-40 см збільшилась в 4,7 і 3,3 рази, а магнію - в 1,4 рази. Вміст кальцію зменшився в цих шарах в 1,4-1,2 рази, внаслідок безперервного вилуговування. Це обумовило звуження співвідношення кальцію до натрію в 6,6 та в 3,9 рази; кальцію до магнію - в 2,0 і в 1,6 рази відповідно. Збільшився вміст аніонів: гідрокарбонат-іонів в шарі 0-40 см - в 1,6 рази; сульфат-іонів в шарі 0-40 см - в 1,4 рази, а в шарі 40-100 см - в 1,8 рази; іонів хлору в метровому шарі - в 1,5 рази. Водневий показник (рН) грунтового розчину підвищився в шарі 0-60 см з 6,90-7,89 до 8,01 одиниці.

Активність іонів натрію збільшилась в шарі 0-60 см з 1,07-0,64 до 13,04-15,87 мг-екв/л, при несуттєвій зміні активності іонів кальцію. Тому співвідношення активностей натрію та кальцію в незрошуваному грунті в шарі 0-60 см дорівнювалось 0,45-0,26 одиниці, що по Полупану М.І. (1993 р.) характеризує пасивний солонцевий процес, а при зрошенні підвищилось до 5,34-6,16 одиниці, що відповідає слабкій інтенсивності розвитку солонцевого процесу.

Отже, зрошення обмежено придатними водами ( II класу) посилило динамічність карбонатної системи, сприяло накопиченню легкорозчинних солей, особливо натрію, що привело до зміни інтенсивності солонцевого процесу від пасивної - на незрошуваному грунті, до слабкої - на зрошуваному і обумовило слабкий ступінь вторинного осолонцювання чорнозему південного, при якому спостерігається активне солонцепроявлення.

Змінювання властивостей вторинно осолонцьованого чорнозему південного в залежності від шару лесової насипки.

При застосуванні лесу в якості кальційвмісного меліоранту основні зміни властивостей грунту відбулися в шарі 0-40 см.

Застосування лесової насипки 5; 10 і 15 см обумовило змінювання термодинамічних показників зрошуваного грунту (табл. 3): активність іонів натрію знизилась у порівнянні з контролем в шарі 0-20 см на 1,82; 2,53 і 3,48 мг-екв/л, в шарі 20-40 см - на 1,85; 3,22 і 3,80 мг-екв/л і в шарі 40-60 см - на 1,79; 1,93 і 1,98 мг-екв/л відповідно. Одночасно активність іонів кальцію після чотирьохрічного впливу зрошувальної води була вище контролю в шарі 0-20 см на 0,78, 1,94 і 2,54 мг-екв/л, в шарі 20-40 см - на 0,33, 0,29 і 0,25 мг-екв/л, в шарі 40-60 см - незначно. Тому співвідношення активностей іонів натрію і кальцію зменшилось по всьому гумусованому профілю (см. табл.3): в шарі 0-20 см - на 1,09; 1,74 і 2,23 одиниці, в шарі 20-40 см - на 0,88; 1,39 і 1,60 одиниці, в шарі 40-60 см - на 0,70; 0,67 і 0,64 одиниці на варіантах лесової насипки у порівнянні з контролем. Це свідчить про тенденцію зниження інтенсивності солонцевого

Таблиця 2 - Показники градації солонцевого процесу чорнозему південного в залежності від меліоративного фону, 1990 р.

Таблиця 3 - Активність іонів натрію, кальцію (мг-екв/л) співвідношення в чорноземі південному в залежності від меліоративного фону

процесу, особливо на варіантах 10 і 15 см лесової насипки, хоча градація солонцевого процесу залишилась слабкою.

При нанесенні лесу на поверхню вторинно осолонцьованого грунту відбувся перерозподіл нітратного азоту в межах змішуваного шару і його вміст знизився у порівнянні з контролем в шарі 0-20 см на 5,3-28,0 відносних відсотки, внаслідок низької біологічної активності лесу, збідненого органічними речовинами. У наступні роки на варіантах лесової насипки кількість нітратного азоту збільшилась і досягла середньої забезпеченості.

Фосфорний режим меліорованого лесом грунту формувався у напрямку мобілізації, збільшення рухомості грунтових фосфатів, при цьому вміст рухомого фосфору на насипках лесу 10 та 15 см став високим, на 5 см - підвищеним, при середньому його рівні на контролі. Це пояснюється надходженням в орний шар з лесом 1,5-4,5 т/га валового фосфору, трансформацією важкорозчинних фосфатів в доступні форми за рахунок їх хімічної і біологічної мобілізації в умовах високого вмісту карбонатів та підвищеної лужної реакції (рН = 8,3-8,5) грунтового розчину.

Забезпеченість калієм на всіх варіантах лесової насипки за всі роки досліджень була високою. Це пояснюється тим, що до грунту з лесом надійшло 20-60 т/га К2О в формі мінеральних сполук. В умовах зрошення високий вміст карбонату кальцію, який надійшов з лесом, забезпечив дефіксацію обмінного калію і сприяв протіканню мікробіологічних процесів.

Урожайність сільськогосподарських культур зрошуваної сівозміни