Спосіб визначення системи оцінки придатності ґрунтів для проведення меліоративної плантажної оранки

Корисна модель відноситься до сільського господарства, зокрема до підвищення родючості солонцевих і солонцюватих ґрунтів та може бути застосована проектними організаціями при складанні проектно-кошторисної документації на меліоративну плантажну оранку, власниками земель та землекористувачами для визначення їх придатності для проведення меліоративної плантажної оранки, при проведенні моніторингу та агрохімічної паспортизації земель, а також для створення грунтово-агрохімічних баз даних. Відомо спосіб хімічної меліорації солонцевих ґрунтів [Пак К.П. Солонцы СССР й пути повышения их продуктивности. М. Колос, 1975, с.114-173], що ґрунтується на внесенні гіпсу або фосфогіпсу в наслідок чого відбувається хімічна реакція заміщення в ґрунтовому поглинальному комплексі надлишкової кількості катіонів натрію на іони кальцію. В результаті проведення такої меліорації лужна реакція середовища змінюється на нейтральну, покращуються агрономічні та агрофізичні властивості ґрунту, підвищується доступність для рослин поживних речовин, активізуються мікробіологічні процеси, підвищується врожайність сільськогосподарських культур. В якості хімічних меліорантів в солонцеві грунти вносять природні (гіпс, глиногіпс, крейду) або отримані в промисловості в якості відходів (фосфогіпс, хлористий кальцій, залізний купорос, сірчана кислота), переважно кальцієвмісні речовини, доза яких розраховується за вмістом в солонцевих ґрунтах увібраних катіонів і натрію, потужністю меліорованого шару, вмістом кальцію в меліоранті і ін. Недоліками даного способу є: - не довготривала дія проведених меліоративних робіт в наслідок чого ґрунти потребують повторного гіпсування кожні 5-7 років; - не зменшується вміст токсичних солей в кореневмісному шарі, як наслідок не запобігає можливому процесу іригаційного засолення; - низька ефективність у посушливих умовах через низьку розчинність гіпсу і накопичення продуктів обмінних реакцій у кореневмісному шарі; - не економічний, оскільки потребує витрат на доставку та внесення кальцієвмісних меліорантів. Найбільш близьким за технічною суттю і результатом, який досягається є спосіб меліорації солонцевих ґрунтів - меліоративна плантажна оранка [Рекомендації по підвищенню родючості солонців і солонцюватих ґрунтів за допомогою меліоративної плантажної оранки К, Урожай, 1976, 15с.]. Меліоративна плантажна оранка спеціальний обробіток ґрунту плантажним плугом на глибину, більше за глибину скипання від 10%-вої НСl на 1015см. Меліорацію солонцевих ґрунтів проводять шляхом використання ґрунтових резервів кальцієвих сполук. При плантажуванні перемішуються надсолонцевий, солонцевий (ілювіальний) та частка перехідного; (підсолонцевого) горизонтів. Карбонати кальцію, які містяться в перехідному горизонті, розподіляються в меліорованому шарі. Під дією вуглекислоти, що нагромаджується у верхніх шарах ґрунту, погано розчинний карбонат кальцію перетворюється у бікарбонат кальцію, відбувається витискання натрію з ґрунтового поглинального комплексу і заміна його на кальцій. При застосуванні такого способу меліорації покращуються фізичні та водно-фізичні властивості, створюються сприятливі умови для вилуговування водорозчинних солей. Все це забезпечує краще окультурення і підвищення врожайності сільськогосподарських культур. Цей спосіб меліорації передбачає проведення ґрунтового обстеження, яке включає виявлення глибини карбонатного горизонту, рівня підґрунтових вод та їх мінералізації, глибини залягання сольового горизонту та вмісту токсичних солей, складання проекту на проведення меліоративної плантажної оранки. Плантажну оранку проводять восени під чорний пар або під просапні культури, вирівнюють поверхню важкою бороною, вносять мінеральні добрива - сульфат амонію і суперфосфат по 45-60кг/га поживної речовини, а також гній - 15-20т/га, крім того поле обробляють потужними чизелями на глибину 20-25см у 2-3 сліди. Після проведення плантажу щорічно проводять звичайну оранку і вносять органічні добрива - 20т/га гною. Недоліками пропонованого способу є обмежений набір показників ґрунтового обстеження, що не дає об'єктивної оцінки придатності солонцевих ґрунтів для проведення меліоративної плантажної оранки та не гарантує незворотності солонцевого процесу в тривалій післядії. В основу корисної моделі покладено задачу забезпечення достовірного визначення придатності ґрунтів до меліоративної плантажної оранки за рахунок розширення критеріїв оцінки стану грунту та забезпечення тривалої позитивної післядії меліоративної плантажної оранки яка забезпечує стійке покращення їх водно-фізичних, хімічних характеристик та підвищення урожайності сільгосппродукції. Задача вирішується тим, що у відомому способі визначення системи оцінки придатності ґрунтів для проведення меліоративної плантажної оранки солонцевих і солонцюватих ґрунтів, який включає проведення ґрунтового обстеження ділянки з визначенням глибини карбонатного горизонту, рівня підгрунтових вод та їх мінералізації, глибини залягання сольового горизонту та вмісту токсичних солей і складання проекту на проведення меліоративної плантажної оранки, згідно з винахідницьким задумом, додатково визначають вміст увібраного натрію, вміст карбонатів кальцію в карбонатному горизонті, активність іонів кальцію та вміст важких металів (рухомі форми) і за величиною усіх одержаних показників судять про придатність солонцевих і солонцюватих ґрунтів дія меліоративної плантажної оранки причому додаткові критерії повинні бути в межах наступного: вміст увібраного натрію 1-3% вміст карбонатів кальцію в карбонатному горизонті 4-5% активність іонів кальцію 10-12м-єкв/л вміст важких металів (рухомої форми) Не нижче ГДК На основі численних та довготривалих наукових і практичних досліджень нами було встановлено (визначено) систему показників оцінювання придатності солонцевих ґрунтів для проведення меліоративної плантажної оранки, за умов виконання яких забезпечується ефективна і тривала післядія меліоративної плантажної оранки як в зрошуваних так і в незрошуваних умовах. При проведені ґрунтового обстеження з метою оцінки придатності солонцевих ґрунтів для проведення меліоративної плантажної оранки необхідно щоб вміст рухомих форм важких металів у шарі 30-60см, не перевищував ГДК з метою попередження і забруднення грунту та рослин при проведенні цього меліоративного заходу. Крім того, необхідно щоб вміст карбонатів кальцію у карбонатному горизонті був не менше 5% а їх активності в шарі 40-60см - не менш 10м-екв/л„ Саме за таких умов забезпечується тривала (40-50 років) позитивна післядія плантажної оранки (табл., 1). Таблиця 1 Показники Ступінь солонцюватості Глибина залягання карбонатів, см Вміст карбонатів кальцію в карбонатному горизонті, % Глибина залягання підгрунтових вод, м Вміст солей: в підгрунтових водах, г/см3 Глибина залягання першого сольового горизонту, см Вміст токсичних солей у шарі 0-50см, % Вміст важких металів (рухомі форми) на глибині 30-60см (кадмій» свинець, ртуть) Активність іонів кальцію в шарі 40-60 Параметри показника вміст обмінного натрію більше 3% від ємності вбирання не глибше 55см не менше 5 глибше 3 не більше 10 глибше 50 не більше 0,1% нижче ГДК не менше 10м-екв/л Спосіб реалізується наступним чином. На земельних ділянках що відібрані для оцінювання придатності солонцевих і вторинно солонцюватих ґрунтів для проведення меліоративної плантажної оранки проводять ґрунтове, еколого-меліоративне, агрохімічне обстеження земель. Із існуючих матеріалів на основу карти ґрунтів сільськогосподарського підприємства переносяться контури солонців і солонцюватих ґрунтів та закладені в контурах цих ґрунтів ґрунтові розрізи і піврозрізи. З польових журналів обслідувань ґрунтів (бланків описів ґрунтових розрізів) вибираються дані про глибину залягання карбонатів (скипання з 10% НСl) в солонцевих ґрунтах. Визначається довірчий інтервал глибини залягання карбонатів за статистичним методом При відсутності достатньої інформації про глибину залягання карбонатів і для уточнення глибини їх залягання проводять додаткове польове обстеження. Та проводять наступні аналітичні роботи. Визначають: - ступінь солонцюватості ґрунтів за вмістом обмінного натрію та калію (ДСТУ ISO 11260-2001, ДСТУ ISO 13536-2001 ДСТУ 3866-99, ГОСТ 17401-84, ГOCT 26950-86); - глибина залягання карбонатів кальцію (за глибинною скипання з 10% соляною кислотою); - вміст карбонатів кальцію в карбонатному горизонті (ДСТУ ISO 10693); - рівень підґрунтових вод (методом буріння); - вміст солей в підґрунтових водах, г/см3 (ГОСТ 26449.1-85); - глибина залягання першого сольового горизонту (ГОСТ 26424-85, ГОСТ 26425-85, ГОСТ 26426-85, ГОСТ 26427-85, ГОСТ 266428-85); - ступінь засолення ґрунтів за катіонно-аніонним складом водної витяжки в шарі ґрунту 0-50см (ГОСТ 2642485, ГОСТ 26425-85, ГОСТ 26426-85, ГОСТ 26427-85, ГОСТ 266428-85); - вміст важких металів (рухомі форми) на глибині 30-60см (РД 52.18.289-90, МВВ 31-497058-015-2003); - активність іонів кальцію в шарі 40-60 (МВВ 31-497058-002-2001). На основі отриманої інформації, та даних її обробітку проводять оцінювання придатності солонцевих ґрунтів земельної ділянки для проведення плантажної оранки. Плантажну оранку проводять плантажними плугами ППЛ-50 або ППН-50 на глибину при якій забезпечується вигортання на поверхню 5-10см шару ґрунту який містить карбонат кальцію. Оранку проводять влітку або восени при вологості меліорованої товщі близької до вологості зів'янення рослин в полі, яке в наступному році відводиться під чорний пар або під просапні культури. Одночасно вносять органічні добрива 40-60т/га гною в незрошуваних умовах, або 80-100т/га при зрощенні. На весні поле необхідно обробити потужними чизелями на глибину 20-25см у 2-3 сліди. Таблиця 2 Сума Увібрані Na, % Гумус увібраних катіони CaCO3,% від загальний, катіонів Са Mg Na K суми % мг-екв Солонці каштанові малонатрієві 30% каштанові солонцюваті грунти (не зрошувані) 0-30 1,20 5,1 22,610,20,131,0 33,9 0,4 2,2 30-40 1,27 4,3 17,214,80,170,7 32,8 0,5 1,8 40-60 1,31 4,6 18,014,80,250,7 33,7 0,7 1,1 0-30 1,32 0,3 17,012,00,201,2 30,4 0,6 1,9 30-40 1,34 2,8 15,816,40,450,7 33,3 1,4 1,2 40-60 1,34 5,2 18,816,20,390,6 35,9 1,1 1,0 Темно-каштанові слабосолонцюваті Грунти (зрошувані водами 1 класу) 0-30 1,13 4,8 27,3 6,8 0,201,1 35,4 0,6 1,9 30-40 1,15 3,2 25,8 7,2 0,310,9 34,2 0,9 1,8 40-60 1,28 4,5 23,4 9,1 0,270,9 33,7 0,8 1,6 0-30 1,21 0,3 18,710,40,350,5 30,0 1,2 1,9 30-40 1,27 0,4 17,610,20,301,0 29,3 1,0 1,6 40r60 1,37 5,7 19,713,60,310,8 34,4 0,9 1,0 Глибина, Варіант см Плантаж Контроль Плантаж Контроль Щільність складе пня, г/см3 Запаси гумусу, т/га 79,2 23,4 28,8 75,2 16,8 26,8 64,4 20,7 40,9 68,9 20,3 27,4 Меліоративна плантажна оранка, що пропонується, забезпечує докорінну зміну будови профілю солонцевих ґрунтів, що не відновлюється до вихідного стану протягом 40-50 років післядії, значне покращання водно фізичннх, хімічних, фізико-хімічних та біологічних властивостей. В результаті утворюються нові агроперетворені ґрунти з притаманною лише їм будовою профілю і властивостями У тривалій післядії меліоративної плантажної оранки утворюється потужний гумусовий шар зі змістом гумусу 2,0-2,2%. Запаси гумусу в 0-60см шарі плантажованих ґрунтів на 15-20т/га більше, ніж в тому ж шарі неплантажованих ґрунтів. Вплив меліоративної плантажної оранки на зміни основних властивостей солонцевих ґрунтів наведено в таблиці 2. Крім того, продуктивність культурних рослин на плантажованих солонцевих ґрунтах в 50-ти річній післядії залишається значно вищою порівняно з неплантажованими їх аналогами. Так, у незрошуваних умовах прибавка урожайності основних культур становить 20-25%, а в зрошуваних умовах - 40-45%. (табл.3). Стійкі зміни, яких зазнали солонцеві ґрунти під впливом плантажної оранки, відповідним чином підвищують їх бонітети від 35-45 до 55-70. Таблиця 3 Рік 1975 1983 2003 2005 1972 1975 1979 2003 2005 Варіант Прибавка Плантаж Контроль ц/га % Солонці каштанові малонатрієві 30% каштанові солонцюваті ґрунти (не зрошувані) озима пшениця 24,2 20,5 3,7 18,0 ярий ячмінь 25,2 18,6 6,6 35,4 ярий ячмінь 24,8 17,2 7,2 41,8 озима пшениця 28,3 20,8 7,5 36,0 Темно-каштанові слабосолонцюваті ґрунти (зрошувані водами 1 класу) озима пшениця 55,0 38,3 16,7 43,6 озима пшениця 50,6 33,4 17,2 51,4 картопля 215 152 63,0 41,4 озима пшениця 50,2 31,8 18,4 57,8 ярий ячмінь 31,8 21,6 10,2 47,2 Культура Таким чином, численними науковими дослідженнями і практикою господарств доведено, що для утворення нових агроперетворенних ґрунтів солонцевих комплексів с покращенними властивостями та стійкою підвищеною родючістю необхідно виконання усіх вищенаведених умов при плануванні робіт на проведення меліоративної плантажної оранки. Також встановлено, що меліоративну плантажну оранку не можна проводити: - на солонцях солончакових і приморських солончаках; - на лучно-оглеєних солонцях; - на солонцях оглеєних; - на лучних солонцевих комплексах з заляганням мінералізованих (більше 10г/л солей) ґрунтових вод на глибині 2м і менше від поверхні ґрунту, бо існує загроза підняття їх вище критичного рівня; - на солонцевих ґрунтах, що мають глибину скипання з НСl нижче 55см (в останньому випадку застосовується хімічна меліорація в поєднанні з глибокою оранкою); - на ґрунтах з карбонатними ґрунтотворними породами не лесового генезису (мергелізованим та червонобурими глинами, морськими третинними глинами та іyш.) - на мочаристих солонцевих ґрунтах.