3. Плантажовані ґрунти, їх властивості і продуктивність, напрямки еволюції

Численними науковими дослідженнями і практикою господарств встановлено, що по мірі збільшення сухості клімату, тобто з переходом від чорноземної зони до каштанової, ефективність хімічної меліорації солонців різко знижується. Зокрема воно є мало ефективним в богарному землеробстві посушливих зон внаслідок слабкої розчинності гіпсу, обмеженої можливості інтенсивного протікання обмінних реакцій і видаленні продуктів обміну (О.М. Можейко, 1936 Г.М. Самбур, 1953 І.Н. Антипов-Каратаєв, 1946 К.П. Пак, 1975 С.І. Нікітін, 1960 та ін.). Тому основним засобом освоєння солонцевих ґрунтів степових і напівпустельних районів є меліоративна оранка.

Початок цьому напрямку в меліорації солонців покладено в роботах В.А. Ковди і А.Ф. Большакова в Прикаспії, І.Н. Антипова-Каратаєва і К.П. Панова в Поволжжі, О.М. Можейка, С.П. Семенової-Забродіної, Г.В. Новікової, М.М. Лаврентьєва в Україні. В подальшому він розвинувся в Казахстані, Сибіру, Канаді. [3]

У процесі глибокої плантажної оранки відбувається механічне руйнування щільного солонцевого горизонту, перемішування шарів, деяке розведення маси солонцевого горизонту масою карбонатного. [3,15,16]

В результаті меліоративного і антропогенного впливу на солонцеві ґрунти докорінно змінюється будова профілю. Так, за даними І.М. Любімової в результаті меліорації утворюються ґрунти з двома типами будови профілю. Ґрунти, у яких в профілі зберігся типоутворюючий солонцевий горизонт, але порушена будова надсолонцевих горизонтів. І друга група, коли зруйновано та дезінтегровано верхню частину профілю, включаючи типоутворюючий солонцевий горизонт. В ґрунтах цієї групи можна виявити тільки окремі фрагменти солонцевих горизонтів в розораній чи меліорованій товщі. Профіль подібних ґрунтів вже не можна віднести до типу елювіально-ілювіальних профілів. відновленні будови солонцевого горизонту в тривалій післядії на її думку не відбувається. Цієї ж думки дотримується Ю. Є. Кізяков, що вивчав післядію плантажної оранки на каштанових слабосолонцюватих ґрунтах і солонцях каштанових.

На думка М.І. Полупана морфогенетичні параметри і властивості в солонцях лучно-каштанових плантажна оранка не нівелює, вони в цілому зберігаються. Формується два типи профілів: поверхневий, коли солонцевий горизонт розпочинається з поверхні, і глибокий при заляганні його в середній частині, що залежить від вихідної потужності солонцевого горизонту. якщо він простягається на глибину 50-60 см, то утворюється перший тип, а якщо на глибину 35-45 см - то другий. [23]

Дослідження А.Ф. Большакова встановили, що в багатонатрієвих солонцях на 10 рік післядії плантажної оранки відбувається відновлення солонцевого профілю. [26]

Позитивна дія меліоративної плантажної оранки перш за все виявляється в поліпшенні агрофізичних властивостей солонцевих грунтів. Внаслідок проведення меліоративної плантажної оранки відбувається розущільнення, підвищення пористості та шпаруватості, покращення структурно-агрегатного складу, підвищення фільтраційних властивостей ґрунтів, зростання частки агрономічно цінних агрегатів, зростання коефіцієнту структурності. Зберігання сприятливих водно-фізичних властивостей в плантажованих солонцевих ґрунтах, за даними багатьох авторів, спостерігаються протягом усього періоду післядії плантажної оранки. [15,16,21,23,]

Зміни водно-фізичних властивостей солонців при проведенні плантажної оранки виявляють позитивний вплив на характер пересування водорозчинних солей по всьому ґрунтовому профілю. Зі збільшенням запасів вологи та її капілярно-ґрунтовим пересуванням з поверхні ґрунту вниз відбувається розчинення і вимивання солей в товщу ґрунту. Величина і швидкість їх вимивання, на думку К.П. Пака, залежать головним чином від ступеня дисперсності ґрунтових часток, структурно-механічних властивостей і від складу самих солей в ґрунті. Більшість дослідників відзначають значне зниження вмісту токсичних солей, вимивання хлоридів, зменшення вмісту водорозчинного натрію по усій товщі меліорованого шару вже в перші роки після проведення меліоративної плантажної оранки. Деякі автори говорять про інтенсивне розсолення солонців на глибину до 3 метрів. В зрошуваних умовах процес вимивання солей відбувається значно швидше. Однак при зрошенні плантажованих ґрунтів з одного боку значно знижується вміст водорозчинних солей - хлоридів і сульфатів, а з іншого - тимчасово підвищується лужність.

Меліоративна плантажна оранка поліпшує фізико-хімічні властивості солонцевих ґрунтів. Спостерігається зниження обмінного натрію у ґрунтовому поглинальному комплексі і зростання увібраного кальцію. Однак, іноді в глибоких горизонтах спостерігається поява двовуглекислої соди після опріснення ґрунту. Це повязано з розсолонцюванням ґрунту, тобто витісненням натрію з ГПК кальцієм карбонатів після вилуговування солей. Але в гідроморфних умовах позитивна післядія плантажної оранки не спостерігається. У ГПК протягом тривалої післядії переважає натрій.

Дані про зміни складу органічної частини плантажованих ґрунтів досить суперечливі. Серед змін гумусового стану плантажованих ґрунтів у літературі констатується як дегуміфікація, так і накопичення органічної речовини. Зокрема серед негативних наслідків плантажної оранки відзначається зниження родючості в перші роки після її проведення, що пояснюється переміщенням гумусованого шару на глибину 40-50 см. Накопичування гумусу в орному шарі відбувається досить повільно. Застосування меліоративних обробок обумовлює також зміни якісного складу гумусу. Так, за даними Г.В. Новікової та Г.М. Пікузи, гумінові кислоти темно-каштанових солонцюватих мало натрієвих ґрунтів звязані в основному з кальцієм. Плантажна оранка зумовила збільшення вмісту цих кислот у верхньому 0-20см шарі цих грунтів. Збільшується кількість гумінових кислот повязаних з мінеральною частиною грунту. Разом з тим зменшується кількість вільних гумінових кислот, що свідчить про зниження рухомості органічної речовини в меліорованому грунті. Застосування меліоративної оранки на зрошуваних залишково солонцюватих грунтах сприяє закріпленню органічної речовини і знижує його родючість. За даними О.А. Данилової на 5 рік післядії оранки спостерігається деяке збільшення кількості гумінових кислот, звязаних з кальцієм, і виявлення вільних і звязаних з трьохвалентними катіонами гумінових кислот, що сприяє покращанню структури ґрунту і стабілізує оптимальне складення верхніх горизонтів солонців. Вона також відзначає, що в зрошуваних умовах у верхніх шарах меліорованого солонцю збільшуються запаси гумусу, а в його складі помітно зростає доля гумінових кислот. На думку М.І. Полупана чіткі закономірності зі зміни загальних запасів гумусу не встановлено в плантажованих богарних і зрошуваних грунтах, можна лише говорити про тенденцію до його зменшення. Було охарактеризовано, з одного боку, звуження відношення С_гк: С_фк, а з іншого боку розширення цього відношення. Отже, наявність неоднозначної і суперечливої інформації про гумусовий стан вилучених зі зрошування ґрунтів вимагає подальшого вивчення цієї проблеми. [17,18,23,26].

Поживний режим плантажованих ґрунтів є мало вивченим. В перші роки після проведення меліорації, самий верхній шар, збіднений органікою, відзначається деяким зниженням поживних речовин, особливо азоту. Щодо глибини проникнення активних процесів нітрифікації, в результаті яких в ґрунті накопичується нітратний азот, то в плантажованому ґрунті ці процеси поширені на глибину усього меліорованого шару. До глибини 60 см спостерігається відносно високий вміст нітратного азоту. В послідуючі роки ця величина знижується. Протягом тривалого періоду післядії вміст нітратного і аміачного азоту на плантажованих і неплантажованих ділянках стає майже однаковим в верхніх шарах ґрунту, але нітрифікацій ні процеси на плантажованих ґрунтах поширені глибше, що обумовлене сприятливими водно-фізичними властивостями для більш глибокого проникнення кореневої системи рослин. Глибока плантажна оранка з руйнацією ілювіального горизонту і перемішуванням його з нижнім перехідним горизонтом покращує також умови фосфатного живлення.

Меліоративні оранки, що створюють потужний орний шар, до певної міри збіднюють його поживними речовинами. Тому додаткове внесення добрив, особливо в перші роки після проведення плантажної оранки, підвищує забезпеченість рослин елементами живлення і сприяє отриманню більш високих врожаїв сільськогосподарських культур. Ефективність добрив на каштанових солонцевих комплексах (меліорованих і не меліорованих) зростає в сполученні з меліоративними заходами, спрямованими на підвищення вологозабезпеченості солонцевих грунтів.

Відкритим залишається питання тривалості позитивної післядії плантажної оранки. Здебільшого констатується позитивна післядія протягом 10-15 років. Однак багаторічні спостереження К.М. Кухтєєвої показали, що плантажна оранка зрошуваних каштанових середньо - і сильносолонцюватих ґрунтів півдня України суттєво змінює склад увібраних катіонів в бік збільшення відносного вмісту кальцію і зниження долі інших катіонів. За її даними, меліоративне значення плантажної оранки зростає при її заглибленні до 55-60см, що забезпечує залучення в орний шар достатньої кількості гіпсу і вуглекислого кальцію. Післядія плантажної оранки на таку глибину зберігається протягом 20 років. Плантажовані ґрунти за своїми властивостями наближаються до зональних каштанових ґрунтів. [12]

На думку Ю. Є. Кізякова глибока меліоративна плантажна оранка в 16 річній післядії дозволяє усунути процес солонцеутворення і створити нові антропогенні ґрунти зі специфічною направленістю внутрішніх процесів, будовою, складом і властивостями. [7]

На думку І.М. Любімової інтенсивність змін ґрунтоутворюючих процесів в агрогеннозмінених солонцях значною мірою визначається ступенем порушеності профільної будови меліорованих ґрунтів. При розорюванні глибоких солонців з використанням відвальних чи без відвальних обробок важко очікувати будь-яких змін в направленості процесів ґрунтоутворення. В той же час у всіх випадках, коли в результаті розорювання значно змінюється потужність солонцевого горизонту, але він зберігає своє місце в профілі, відбуваються деякі зміни властивостей ґрунту, що свідчить про порушення утвореної природної рівноваги між ґрунтоутворюючими процесами в ґрунтах до їх розорювання. В цьому випадку розорані грунти, як і раніше, ідентифікуються як солонці. [13,14]

Найбільш значні зміни, на її думку, мають спостерігатися в протіканні ґрунтоутворюючих процесів в меліорованих чи розораних солонцях при порушенні їх профільної будови з руйнацією типоутворюючого солонцевого горизонту.

Її дослідженнями встановлено що при постмеліоративному розвитку солонців степових і малонатрієвих (25 років) процеси осолонцювання не відновлюються. Про це свідчить відсутність текстурної диференціації ґрунтового профілю по елювіально-ілювіальному типу і фізико-хімічних умов, що забезпечують розвиток солонцевого процесу. Не спостерігаються і ознаки формування метаморфічного горизонту, властивого каштановим грунтам. [14]

М.І. Полупан зробив висновок, що за 25 років негативні властивості солонцевих горизонтів в плантажованих лучно-каштанових солонцях сухо-степової зони України не зазнали особливих змін. Він рекомендує проводити повторну плантажну оранку ділянок з великою кількістю солонцевих плям., тому, що при вивертанні на поверхню матеріалу солонцевих шарів якість оранки різко погіршується.

Дослідженнями Г.В. Новікової встановлено доцільність застосування плантажної оранки для окультурювання солонців степових і лучно-степових солонцевих комплексів Криму. Встановлено, що цим засобом досягається зміна направленості ґрунтоутворюючого процесу в бік розсолонцювання, розсолення та підвищення родючості ґрунтів. [23]

Існує декілька точок зору на направленість змін процесів ґрунтоутворення в солонцях після їх меліорації. На думку А.Ф. Большакова [26] ґрунтоутворення в меліорованих солонцях призводить до розвитку властивостей, що наближають їх з каштановими ґрунтами. Ю.Є. Кізяков [7], І.М. Любімова [14] вважають, що меліоровані солонці переходять до самостійної групи ґрунтів і не розвиваються в бік зональних каштанових ґрунтів. Третя група дослідників (К.П. Пак та ін.) вважають, що їхні зміни можуть бути відмічені на видовому рівні, та родовому (М.І. Полупан). [13,16]

Крім того у теперішній час виділяють наступні напрямки еволюції розораних грунтів відносно профілю вихідного природного ґрунту:

агрогенно-природну, коли в ґрунті визначальними залишаються процеси, властиві природному ґрунту, але декілька модифіковані.

власне агрогенну, коли в ґрунті різко посилюються чи виникають процеси, що відсутні в природному ґрунті чи ті, що не відіграють в природному ґрунті діагностуючу роль, в результаті чого формується новий профіль.

еволюцію "конструювання", коли створюється новий ґрунтовий профіль, шляхом поступового додавання твердої фази в орний шар. [13]

Таким чином залишається не вирішеним питання тривалості післядії плантажної оранки та подальшої еволюції плантажованих солонців півдня України. Тому наш дослідження присвячені саме цій проблемі.