Почва как компонент биосферы, значение в природе и жизни людей

 

Приведем описание профиля  солонца южной лесостепной части  Челябинской области (А. И. Оборин).

 

Горизонт A1 — 0—18 см. Темно-серый, суглинистый, комковато-пылеватый.

 

Горизонт B1 — 18—35 см. Темно-бурый, глинистый, с отчетливо выраженной, очень прочной столбчатой структурой; столбчатые отдельности сверху покрыты  сероватым налетом.

 

Горизонт В2 — 35—69 см. Языковатый, коричневато-бурой окраски, глинистый, призмовидно-ореховатый, с глянцем на поверхности структурных отдельностей; по всему горизонту — пятна карбонатов и легко растворимых солей.

 

Горизонт В2С — 69—82 см. Неравномерной, желтовато-бурой окраски, глинистый, слегка уплотненный.

 

Горизонт С—82—120 см. Неоднородный, зеленовато-серой окраски с ржавыми  пятнами, довольно рыхлый, песчаный, ниже постепенно переходит в зеленоватую  вязкую глину. Вскипание от НС1 — с 33 см.

 

Эти солонцы встречаются  отдельными небольшими пятнами среди  солонцеватых черноземов, реже сплошными  массивами, приуроченными к пониженным местам.

 

Наличие на незначительной глубине сильно уплотненного горизонта  часто служит тем руководящим  морфологическим признаком, по которому узнают солонцы в полевой обстановке.

 

Строение профиля солонцовых почв отличается большим разнообразием.

 

По мощности надсолонцового горизонта (А), т. е. по глубине залегания солонцового горизонта (B1), различают следующие группы солонцов: 1) корковые, или корково-столбчатые, с верхним горизонтом, имеющим мощность меньше 5 см; 2) средне-столбчатые, или средние, с мощностью горизонта А от 5 до 15 см; 3) глубокостолбчатые — с более мощным верхним горизонтом, превышающим 15 см.

 

Характер и направление  почвообразовательных процессов в  солонцах в значительной степени  зависит от глубины залегания  почвенно-грунтовых вод.

 

В этом отношении все солонцы  подразделяются на следующие группы: 1) луговые с грунтовыми водами не глубже 5 м; 2) лугово-степные с грунтовыми водами на глубине от 5 до 8 м 3) степные  — с грунтовыми водами глубже 8 м.

 

В различных природных  условиях легко растворимые соли в солонцовых почвах залегают на разной глубине.

 

По глубине залегания  солей солонцы подразделяются на:

 

1) солончаковые — когда соли залегают не глубже 30 см;

 

2) солончаковатые — когда соли залегают от 30 до 80 см;

 

3) глубокосолончаковатые, когда соли залегают глубже 80 см.

 

Исключительно большое значение в развитии солонцовых почв имеет  состав солей.

 

По характеру засоления  солонцы подразделяются на: 1) содовые, 2) смешанного засоления (содово-хлоридносульфатные),3) хлоридно-сульфатные.

 

Содовые солонцы распространены главным образом в лесостепной  зоне в условиях близкого залегания  верховодки. Они содержат мало растворимых  солей и отличаются ясно выраженной щелочностью.

 

Хлоридно-сульфатные солонцы, в подсолонцовом горизонте которых преобладают сульфаты натрия и магния, широко распространены в области каштановых почв и южных черноземов.

 

В связи с этим содовые  солонцы являются луговыми, а хлоридно-сульфатные — степными солонцами.

 

Существенной особенностью степных солонцов является то, что  у них близко к поверхности  находится гипсоносный горизонт.

 

Химические и физические свойства солонцовых почв. Процессы развития солонцовых почв, сопровождающиеся глубоким распадом минеральной части и  передвижением высокодисперсных частиц в нижние слои, находят свое отражение  в валовом химическом составе  профиля (табл. 64).

 

Приведенные данные обнаруживают значительное обеднение элювиального горизонта полутораокисями железа и алюминия и аккумуляцию их в иллювиальном горизонте. Заметное передвижение по профилю наблюдается и в отношении TiO2, CaO,  MgO и К2О. При этом наиболее глубоко вмытыми оказываются СаО и MgO, максимальное количество которых содержится на глубине 107—121 см.

 

О накоплении тонкодисперсных  частиц в плювиальном горизонте  свидетельствует также высокий  процент химически связанной  воды в этом слое. Наряду с этим кремнезем  как наиболее инертная часть минеральной  основы почвы задерживается в  элювиальном горизонте, сообщая  ему серую, а в отдельных случаях  и светло-серую окраску.

 

 

 

Как видно из этой же таблицы, содержание гумуса в почве постепенно убывает сверху вниз, но нередки  случаи, когда количество гумуса бывает наибольшим в иллювиальном горизонте.

 

Такого рода явления обусловливаются  сильной насыщенностью перегноя натрием, а вследствие этого и  большой его подвижностью.

 

Водные вытяжки из солонцов характеризуются высокой щелочностью  и значительным содержанием минеральных  и органических веществ (табл. 65).

 

 

 

При этом наиболее высокая  щелочность обнаруживается в солонцовом горизонте. Преобладающей составной  частью водной вытяжки является органическое вещество, высокая растворимость  которого обусловлена насыщенностью  его катионами натрия. По мере углубления в почву количество органического  вещества быстро убывает и явное преобладание получают воднорастворимые соли.

 

Обладая высокой щелочностью, солонцы отличаются вместе с тем  крайне плохими физическими свойствами: бесструктурностью, заплываемостью, набухаемостью и клейкостью. Во влажном состоянии они слитые, липкие и вязкие, а в сухом — твердые и сильнотрещиноватые.

 

Обработка солонцов очень  затруднена: тракторы на влажных солонцах буксуют, на сухих же — почвообрабатывающие  орудия скользят по поверхности, а при  углублении в почву ломаются.

 

Переувлажненная солонцовая почва дает мажущуюся, а в сухом состоянии — глыбистую пашню, требующую дополнительной обработки. Корни растений не могут проникать в слитую твердую массу солонца. Солонцы маловодопроницаемы, проникшая в них влага энергично испаряется. Летом после сильных дождей на их поверхности долго стоят лужи, хотя нижние горизонты могут быть сухими. Весной после таяния снега солонцы значительно позже просыхают, чем несолонцеватые почвы.

 

Вследствие большой дисперсности и гидрофильности иллювиальных горизонтов в солонцах всегда повышен мертвый запас воды, в связи с чем запас полезной, доступной для растений влаги в них невелик.

 

Обладая плохими химическими  и физическими свойствами, солонцы  являются чрезвычайно неблагоприятной  средой для развития растений.

 

О низком качестве этих почв весьма красноречиво говорит и тот  факт, что солонцы в естественном их залегании или совершенно лишены растительности, или же покрыты изреженной, неприхотливой растительностью, способной  мириться с самыми неблагоприятными почвенными условиями.

 

В отдельных случаях солонцы  под воздействием степной растительности могут подвергаться остепнению, утрачивая при этом свои признаки и постепенно приобретая свойства, приближающие их к окружающим почвам степи, к темнокаштановым, черноземам и т. д.

 

Освоение и улучшение  солонцовых почв. Использование солонцов в сельскохозяйственном производстве требует предварительного коренного  их улучшения.

 

По этому вопросу многими  научными учреждениями проведены многочисленные исследования и опубликована весьма обширная научная литература.

 

Однако вопрос о мелиорации и окультуривании солонцовых почв до настоящего времени еще окончательно не решен. Бесспорно только то, что  солонцы под воздействием соответствующей  агротехники способны резко изменять свои свойства и повышать производительность и что окультуривание солонцов должно осуществляться путем применения комплекса  различных агротехнических мероприятий.

 

Общий и основной прием  мелиорации солонцовых почв заключается  в устранении из корнеобитаемых горизонтов вредного количества поглощенного натрия, в понижении дисперсности твердой  фазы и улучшении физических свойств  почвы, а также в создании мощного  и полноценного пахотного слоя.

 

Устранение поглощенного натрия из почвы в практике осуществляется путем замещения его ионом  кальция, который коагулирует почвенные  коллоиды, а следовательно, способствует улучшению водных и воздушных свойств почвы.

 

Наиболее эффективным  способом мелиорации солонцов является гипсование. При этом взаимодействие гипса с почвой, насыщенной катионами  Na, можно схематически представить в следующем виде:

 

 

 

Если в почве содержится сода, то происходит такая реакция:

 

 

 

Образующаяся в результате гипсования почв глауберова соль [Na2SO4] при последующей промывке атмосферными осадками или водами орошения будет  удалена, и почва, таким образом» освободится от натрия, являющегося основной причиной неблагоприятных свойств солонцов.

 

Для целей химической мелиорации солонцов может применяться и  СаСО3, однако известь растворяется слабее гипса и, следовательно, взаимодействие между почвой и известью будет  значительно слабее, и, что очень  существенно, при замещении натрия кальцием в почве может образоваться сода:

 

 

 

Поэтому лучшим материалом для окультуривания солонцов является гипс. Обычно гипс вносят в почву  в виде тонко размолотого порошка  в количестве, эквивалентном поглощенному натрию: чем больше в почве содержится обменного натрия, тем выше должна быть дозировка гипса. Наибольшие дозы гипса вносят на содовых солонцах, несколько меньше — на сильно и  слабосолонцеватых почвах.

 

В большинстве случаев  дозировки гипса на 1 га составляют от 3 до 15 т.

 

Внесение гипса в почву  обязательно должно сопровождаться глубокой вспашкой и внесением органических и минеральных удобрений.

 

Следует отметить, что Украинским научно-исследовательским институтом почвоведения разработан новый метод  внесения малых доз гипса (2—4 ц/га) в рядки под сельскохозяйственные культуры на солонцеватых черноземах и лугово-солонцеватых почвах с содовым засолением. Проведенные в этом направлении опыты дали положительные результаты.

 

В свое время Н. В. Орловский  предложил метод «землевания» солонцов путем многократного периодического послойного нанесения черноземной почвы на солонец по 1 —1,5 см с тем, чтобы за ротацию севооборота этот слой почвы достигал 6—9 см.

 

В последнее время И. Н. Антипов-Каратаев, И. А. Юрин, Г. М. Кадер и Л. А. Фролкина разработали новый метод землевания при помощи скрепера с нанесением в один прием на поверхность солонца черноземного покрытия слоем 15—20 см.

 

Землевание солонца предусматривает  предварительную глубокую его обработку  и механическое разрыхление верхнего уплотненного горизонта. Глубокая обработка  солонца в сочетании с землеванием  не только ограничивает отдачу почвенной  влаги солонцом в атмосферу, но в  определенной степени ограничивает и избыточное переувлажнение верхних  горизонтов солонца атмосферными осадками. Вследствие этого разрыхленное состояние  солонцового горизонта, полученное в результате глубокой обработки, сохраняется  более длительно по сравнению  с обработанным, но не заземлеванным солонцом.

 

Все это создает более  благоприятные условия для развития нисходящих токов почвенной влаги.

 

Дальнейшему улучшению фильтрационных свойств солонцовых горизонтов, погребенных  под черноземным покрытием, способствует развитие корневых систем растений.

 

Проведенные в этом направлении  полевые опыты на корковых глыбисто-призматических солонцах сульфатно-содового засоления на территории землепользования Института сельского хозяйства центрально-черноземной полосы имени В. В. Докучаева дали положительные результаты.

 

Т. С. Мальцев рекомендует  для окультуривания солонцов безотвальную обработку на глубину 40—60 см, чтобы  разрыхлить столбчатый горизонт, нарушить его связь с нижележащими почвенными слоями и постепенно улучшить солонцеватый слой.

 

Если при освоении и  окультуривании содовых солонцов, развитых преимущественно в лесостепной  и черноземной зонах, ведущим  приемом в комплексе агромелиоративных  мероприятий является гипсование, то при освоении степных солонцов, характеризующихся  неглубоким залеганием карбонатного, а иногда и гипсоносного горизонта, решающее значение в комплексе мероприятий  должна иметь глубокая мелиоративная  обработка, обеспечивающая вовлечение кальциевых солей в пахотный горизонт и разрыхление сильно уплотненных  горизонтов почвы (Н. К. Балябо).

 

Для улучшения степных  солонцов необходима глубокая вспашка, в результате чего карбонатный или  гипсоносный слой будет вовлечен в пахотный, и процесс гипсования, таким образом, осуществится за счет карбонатов и гипса, имеющихся в  самой почве. Такого рода улучшение  степных солонцов получило название самомелиорации.

 

Как показали исследования И. Н. Антипова-Каратаева, Г. Н. Самбур, С. П. Семеновой-Забродиной, 3. А. Нерод и других, самомелиорация путем глубокой вспашки и мобилизации карбонатов кальция самой почвы каштановых солонцеватых почв и солонцов юга Украинской ССР в неорошаемых условиях является весьма эффективным и сравнительно быстрым способом их коренного окультуривания. Установлено также, что в условиях юга Украины эффективность от окультуривания солонцов способом самомелиорации значительно выше, чем от гипсования 4 т/га гипса при пахоте на 25—30 см.