Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1 Состояние изучаемого вопроса 8
1.1 История изучения и освоения солонцов 8
1.2 Гипотезы происхождения солонцовых почв 9
1.3 Особенности содового засоления солонцов как наиболее трудного объекта мелиоративного освоения 22
1.4 Строение и свойства солонцов 26
1.5 Особенности мелиорации солонцов в Западной Сибири 30
ГЛАВА 2 Условия и методика исследования 40
ГЛАВА 3 Физико-географические условия формирования солонцовых почв тюменской лесостепи 44
3.1 Рельеф 44
3.2 Растительность 47
3.3 Гидрографическая сеть 50
3.4 Почвообразующие породы 52
3.5 Почвы Тюменской лесостепи 54
3.6 Общая характеристика климата 5 6
3.7 Влияние климата на процессы почвообразования 60
ГЛАВА 4 Физико-химическая характеристика солонцов тюменской лесостепи 61
4.1 Общая характеристика солонцов 61
4.2 Морфологическое строение солонцов 63
4.3 Водно-физические свойства солонцов 67
4.4 Химические свойства и продуктивность солонцов 72
4.5 Агромелиоративная группировка и диагностика солонцов Тюменской лесостепи 83
ГЛАВА 5 Исследования распространения солонцовых почв тюменской лесостепи 87
5.1 Результаты инвентаризации солонцов 87
5.2 Повышение продуктивности солонцовых почв 97
ГЛАВА 6 Состояние солонцовых почв 110
6.1 Изменения видового разнообразия растительных сообществ
на солонцах, перешедших в залежное состояние. 110
6.2 Оценка химической мелиорации солонцов на содержание тяжелых металлов в почве. 114
6.3 Радиационное состояние мелиорированных луговых корковых солонцов юга Тюменской области. 124
Выводы 131
Список литературы 134
Приложения . 153
- Гипотезы происхождения солонцовых почв
- Влияние климата на процессы почвообразования
- Морфологическое строение солонцов
- Повышение продуктивности солонцовых почв
Введение к работе
Актуальность темы. Солонцы юга Тюменской области вследствие высокой распаханности территории и микропестроты почвенного покрова, потенциального их плодородия, 30-40% заболоченности местности практически полностью вовлечены в сельскохозяйственные угодья (пашню, сенокосы, пастбища). При этом в своем естественном состоянии они характеризуются исключительно низкой продуктивностью.
Основы современной концепции образования солонцов изложены в трудах К.К. Гедройца (1912, 1928, 1932). Генезис, свойства и приемы мелиорации солонцов на территории Западной Сибири изучаются более 50 лет. С двадцатых годов двадцатого столетия проводятся исследования на Уральской опытной станции, Убинской мелиоративной станции и в Омском сельскохозяйственном институте Н.Д. Градобоевым (1960), А.С. Мигуцким (1966), П.С. Паниным (1968), Н.В. Орловским (1955) и др. Основные приемы мелиорации солонцов юга Тюменской области разработаны на стационарах Тюменской сельскохозяйственной академии и ЗауралНИИСХоза В.А.Федоткиным (1978); А.И.Бородиным (1980); Л.Н.Скипиным (2000), А.Т. Хусаиновым (2006) и др.
В настоящее время в Западной Сибири площадь солонцов и солонцовых земель составляет около 10 млн. га. На юге Тюменской области в зоне лесостепи солонцы и их комплексы с луговыми солонцеватыми почвами в ряде хозяйств Сладковского, Абатского районов, некоторых районов Тобол-Ишимского междуречья занимают обширные территории; даже в пашне их доля составляет до 75 - 80% площади сельхозугодий. Однако, в современных условиях часть засоленных почвенных массивов, распаханных в прежние годы, из-за экономических причин забрасывается, либо целенаправленно переводится в залежное состояние. В результате чего возникла необходимость в проведении обследования солонцовых земель, их инвентаризации, оценки экологического состояния мелиорированных солонцов по прошествии более тридцати лет и в
разработке рекомендаций по дальнейшему рациональному использованию солонцов.
Цель и задачи исследований. Целью работы является изучение качественных и количественных показателей состояния гипсованных и целинных солонцовых земель как одного из основных земельных ресурсов юга Тюменской области и возможности их использования на ближайшие перспективы с учетом действия и последействия агробиологической и химической мелиорации.
Для достижения цели исследований поставлены следующие задачи:
Проанализировать результаты инвентаризации солонцовых земель в Тюменской области.
Установить эффект последействия фосфогипса на процесс рассоления и рассолонцевания солонцов.
Провести оценку изменения видового разнообразия растительных сообществ на солонцах, отведенных в «залежь».
Провести оценку состояния мелиорированных солонцов по содержанию тяжелых металлов и радионуклидов.
Обосновать необходимость дальнейшего использования солонцовых земель в качестве кормовой базы для животноводства.
Научная новизна. Проведена инвентаризация солонцовых земель сельскохозяйственной зоны юга Тюменской области и по ее результатам составлена карта солонцов. Выявлены этапы сукцессии солонцов, перешедших в залежное состояние. Проведена оценка 34 лет последействия фосфогипса на рассоление, рассолонцевание и в целом плодородие солонцовых почв. Выявлено влияние фосфогипса на содержание тяжелых металлов и радионуклидов в солонцах. В работе дано экономическое обоснование дальнейшего использования солонцов. Предложена очередность проведения мелиоративных мероприятий на солонцах юга Тюменской области. Сделан прогноз потенциального освоения солонцов как источника кормов для развития мясного животноводства в рамках научного проекта АПК.
Практическая значимость. В результате инвентаризации солонцовых почв юга Тюменской области установлены потенциальные площади земельных ресурсов, способные повысить продуктивность пашни, сенокосов и пастбищ при подборе дифференцированных приемов освоения в разрезе каждого административного района в 3 - 5 и более раз. При этом определена очередность их освоения с учетом специализации хозяйств. Материалы исследований показывают, что солонцы и солонцовые земли обладают высоким потенциальным плодородием. Эффект последействия химической мелиорации солонцов сохраняется более 34 лет при соблюдении основных экологических параметров. При переходе в залежное состояние обрабатываемых солонцов сохраняется их повышенная продуктивность и фиторазнообразие. На улучшенных кормовых угодьях, расположенных только на солонцах Тюменской области, можно ежегодно откармливать до 243 тыс. голов крупного рогатого скота мясного направления.
Апробация работы. Результаты исследований представлены на юбилейном заседании, посвященном 40-летию ГНУ НИИСХ Северного Зауралья «Аграрная наука - развитию и стабилизации агропромышленного комплекса» (Тюмень, 2006); на V Международной научно-практической конференции «Природноресурсный потенциал, экология и устойчивое развитие регионов России» (Пенза, 2007); на II Международной научной конференции «Современные проблемы загрязнения почв» (Москва, 2007). По материалам опубликовано 5 печатных работ, в том числе 2 - в журналах, входящих в обязательный реестр ВАКа.
Основные положения, выносимые на защиту: 1. Обоснование необходимости инвентаризации солонцовых почв, выявление очередности и методов их мелиорации с учетом агробиологических группировок. Установление потенциальных ежегодных объемов получаемых кормов на данных почвах, а также определение соответствующего им поголовья мясного крупного рогатого скота.
\
2. Использование фосфогипса не приводит к увеличению содержания в почвах тяжелых металлов и радионуклидов до критического уровня и способствует рассолению и рассолонцеванию луговых корковых солонцов сульфатно-содового засоления.
Личный вклад. Полевые, камеральные работы и анализ экспериментальных данных выполнены лично соискателем. С целью обобщения ранее полученных результатов на опытном стационаре «Вагайский», в диссертации использованы материалы В.А. Федоткина и Л.Н. Скипина.
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, 6 глав и выводов. Изложена на 154 страницах, содержит 26 таблиц, 20 рисунков, приложение на 60 страницах. Список литературы состоит из 208 источников, 22 из них иностранных авторов.
Автор выражает сердечную благодарность за консультации при подготовке диссертации д.с.-х.н. профессору В.А. Федоткину, д.б.н. профессору В.П. Серединой, за участие в проведении исследований -сотрудникам Тюменского филиала института «ЗапСибГИПРОЗем», ассистенту кафедры промэкологии ТГНГУ Н.А. Беззубцевой, аспирантам кафедры экологии ТюмГАСУ К.Б. Исаченко и Ю.А. Квашниной.
Гипотезы происхождения солонцовых почв
Засоленные почвы занимают четверть поверхности суши земного шара. Процессу засоления подвержены значительные площади (более 27 млн. га) на территории Российской Федерации (Нижнее Поволжье, Алтай, Западная и Восточная Сибирь, Южное Зауралье) (Комплексная программа..., 1985). В настоящее время нет единой теории на процесс формирования солонцовых почв. К.К. Гедройц (1955) разработал теорию, по которой солонцы произошли из солончаков - в результате выщелачивания водорастворимых солей из почвенной толщи. Образование солончаков связано с засолением почв. Ряд авторов по-разному интерпретируют процесс накопления солей. Соли могут поступать в почву с атмосферными осадками (Иванов И.В., Глазовский Н.Ф., 1979); за счет талых вод (Михайличенко В.Н., 1979). Соли накапливаются путем перераспределения атмосферных осадков и пыли (Казанцев В.А., 1999; Орлова М.Н., 1983). Универсальным поставщиком солей служат процессы выветривания и почвообразования, переводящие Na, CI, S и другие подвижные элементы из горных пород в водный раствор (Ковда В.А., 1946; Перельман А.И., 1975). Засоление почв может быть за счет поднятия по капиллярам минерализованных грунтовых вод и засоленности почвообразующих пород (Горшенин К.П., 1958; Антипов-Каратаев И.Н., 1953). При составлении солевых балансов в замкнутых водоемах и почвах аридных областей многие исследователи обращали внимание на несоответствие между поступлением солей с речным и подземным стоком и запасами их в толщах рыхлых отложений. В.М. Боровской (1978) при сопоставлении запасов солей в почвах пустынных и обводненных равнин древней дельты р. Сырдарьи, показал, что при существующем гидрохимическом режиме общая масса солей в обводненной части дельты могла бы накопиться всего за 200 лет.
Возраст же дельты несколько десятков тысяч лет. Этот парадокс можно объяснить эоловым выносом солей с поверхности акватории, солончаковых почв и растений-галофитов, ассимилирующие органы которых покрыты выделяющимися из тканей растений кристалликами солей. Соли попадают в атмосферу и с транспирационной влагой. Скудные фактические данные не позволяют пока учесть это повсеместно идущий поток вещества в солевых балансах. Имеющиеся материалы свидетельствуют о существенных различиях в минерализации транспирационной влаги и ее количествах у разных видов растений. В транспирационной влаге обнаружены ионы: НСОз Са 2+ СГ S042" Na+ К+ Mg2+. Степень минерализации транспирационной влаги составляет около 7,5 мг/л. Примерно такую же инерализацию имеет влага, испаряющаяся с поверхности почв ( Глазовская М.А., 1978). В засолении некоторых территорий важную и даже основную роль играют соли осадочных пород. Так, например, пустыни средней Азии в основном сложены осадочными породами. В мезозое эта территория неоднократно покрывалась водами эпиконтинентальных морей, которые, отступая, оставляли соленые лагуны и озера. В результате в меловых, палеогеновых и неогеновых отложениях накопилось большое количество солей (особенно гипса), которые в дальнейшем включались в миграцию и засоляли ландшафт. Напротив, пустыня Гоби (МНР) с палеозоя не покрывалась морем, там преобладают магматические и метаморфические породы. В связи с этим интенсивность соленакопления в пустыне Гоби невелика, хотя засоление распространено широко (Ковда В.А., 1973; Перельман А.И., 1975). По данным В.М. Михайличенко (1979), на равнинах Северного Казахстана основным источником солей служат соленосные породы морского палеогена и неогена, а также озерные отложения. В Южном Зауралье главным фактором засоления являются соленосные морские третичные глины (Маландин Г.А., 1929; Оборин А.И., 1962; Горшенин К.П., 1955; Глинка К.Д., 1978). На пониженных равнинах Западной Сибири основным поставщиком солей служат атмосферные осадки, а соли выдуваются с поверхности океанов, морей, областей солевых аккумуляций (Казанцев В.А., 1999).
В районах с недостаточным количеством атмосферных осадков соли не вымываются и могут накапливаться в верхних горизонтах почвы или на самой ее поверхности, в подпочвенных грунтовых водах. Поэтому значительное превышение расхода воды на испарение над ее поступлением с осадками, а также затруднение стока надземных и подземных вод и их испарительная концентрация являются основными причинами возникновения засоленных почв. Вследствие этого засоленные почвы наиболее широко распространены в пустынях и полупустынях, но также способны сформироваться в условиях субаридного климата степей и лесостепей. Периодические тектонические поднятия и опускания суши, изменяющие глубину залегания грунтовых вод, обуславливают многократную смену процессов засоления и рассоления почв. Существенное значение для функционирования засоленных почв имеют также колебания уровня минерализованных грунтовых вод, обусловленные сезонными или годовыми изменениями увлажненности климата (Оборин А.И., 1959; Еремченко 0.3., 1997). Основными источниками пополнения почв Западной Сибири солями являются соли грунтовых вод, атмосферных осадков и стоков склоновых вод, а также, аккумуляция и вынос солей на поверхность растениями (Панин П.С., Казанцев В.А., Мелеск Х.Х., 1980). Важным фактором накопления солей в почвах является близость минерализованных грунтовых вод. Снижение уровня верховодки, в связи с изменением климата, приводит к рассолению почв и формированию солонцов (Горшенин К.П., 1955). Соленосность грунтов Западной Сибири К.П.
Горшенин (1955) объясняет следствием близости третичных отложений. С.Н. Селяков (1962) отмечает незначительную роль третичных пород в современном засолении почв Кулунды. В то же время П.С. Панин, Т.Н. Елизарова и A.M. Шкаруба (1977) вообще опровергает солевые аккумуляции до четвертичных эпох и периодов на территории Западной Сибири. Одним из источников накопления солей они считают эоловые отложения и продукты выветривания четвертичных пород. Зарождение современной структуры почвенного покрова Тобол-Ишимского междуречья Л.Н. Каретин (1982) относит к концу плейстоцена - началу голоцена. В этот период покровные отложения территории региона были засолены, что способствовало значительному распространению засоленных почв.
По К.К. Гедройцу (1955) эволюция почв происходит по схеме «солончак-солонец». Не отрицая эту схему (она общепризнанна), И.Н. Антипов-Каратаев (1953) основным путем образования солонцов считает насыщение почвы
Влияние климата на процессы почвообразования
В отношении поверхностных вод Западно-Сибирская низменность резко отличается от всех остальных районов Сибири. В южной части, в зоне степи и лесостепи, она бедна проточными водами. Основными водными артериями являются реки Иртыш и Ишим. Помимо этих основных рек имеется ряд других: Тавда, Исеть, Тобол, Тура, Вагай, Пышма. Характерно, что основная масса рек располагается в западной части территории лесостепи, и все они несут свои воды в р. Иртыш. В период весенних разливов реки бурно выходят из берегов и заливают обширную территорию поймы. В летний период в засушливые годы они сильно мелеют. К более или менее крупным рекам тянутся густой сетью мелкие лощины и старицы, которыми изобилуют все части поймы. Здесь же встречается большое количество озер разной величины, имеющие форму узких замкнутых лент. Вскрываются реки в среднем 20 апреля, начало ледостава 8 ноября (Агроклиматические ресурсы..., 1960). При бедности проточными водами, Западно-Сибирская низменность исключительно богата стоячими бассейнами, которые представлены озерами и болотами. Сибирские озера представляют большой интерес в научном и практическом плане. Многие из них обладают хорошими целебными свойствами, другие представляют промышленный интерес (носители больших скоплений различных солей) (Градобоев Н.Д., 1960).
Гидрографическая сеть обследованной территории представлена небольшими речками: Голодиха, Солоновка, Сапожник, Межвежка и др. Некоторые из них в летнее время пересыхают и превращаются в ручейки с заболоченными и топкими берегами. Берега речек большей частью пологи, поросшие кустарником, и поймы их незначительны по ширине. Русла извилистые. На территории встречается много мелких речушек, которые из-за незначительного количества атмосферных осадков и большой сухости воздуха не имеют круглогодичного стока (Агроклиматические ресурсы..., 1960). Озера - неотъемлемая часть ландшафта. Плоская поверхность испещрена западинами и ложбинами, заполненными водой. Питание озер происходит за счет атмосферных осадков и поверхностных весенних вод, но в большей степени - грунтовых. Многие озера, с названиями и без - непроточные и мелководные. Большинство озер пресноводны с минерализацией до 1,8%, хотя встречаются озера с соленой и горько-соленой водой (Сиверга, Кушлук, Воробьево, Уктузское и др.). Днища озер обычно иловатые, реже песчаные, покрытые водорослями и подводными растениями. В середине лета наблюдается местами массовое развитие микроорганизмов, вызывающих так называемое «цветение» воды. Некоторые озера окружены болотами. Очень много небольших озер находится в стадии зарастания и превращения их в тростниково-осоковые зыбуны. Наряду с озерами большое распространение имеют займища.
Центральная часть некоторых займищ представляет собой открытую водную поверхность. В засушливые годы почти все болота и займища являются проходимыми (Атлас..., 1971). Уровень грунтовых вод находится на различной глубине от поверхности, в зависимости от рельефа. На повышенных участках грунтовые воды опущены на глубину 6 - 8 м, на равнине - на глубину 3 - 5 м, а в понижениях - на 1 - 2 м. на заболоченных, более пониженных участках, грунтовые воды появляются с глубины 0,5 м и выше. Северо-западная часть территории более дренирована. Грунтовые воды в большинстве случаев слабо минерализованы и вполне пригодны для хозяйственного использования. Содержание водорастворимых солей составляет 0,8 -1,0 г/л (Каретин Л.Н., 1974). 3.4 Почвообразующие породы. Западно-Сибирская низменность в третичное время была дном огромного моря, которое отступило в последующие века благодаря подземным тектоническим силам. Море оставило после себя комплекс осадочных пород, представленных, главным образом, рыхлыми наслоениями серых песков, сизозеленых засоленных глин и прослойками мергелистых суглинков. В дальнейшем в четвертичный период эти породы морского осадочного происхождения перекрылись породами континентального происхождения. Последние были представлены различными глинами, суглинками, супесями и песками. Большое значение в формировании четвертичных отложений имели периодически повторяющиеся ледниковые периоды. Породы четвертичного времени менее засолены, чем третичные (Атлас..., 1971). Все почвообразующие породы содержат в той или иной степени карбонаты. Кроме карбонатов в них часто присутствуют и другие соли, наиболее распространенными из которых являются сернокислые соли кальция (в частности гипс) и натрия. Выделения гипса представлены кристаллами и примазками; выделения карбонатов - в виде известковой плесени, белоглазки, журавчиков. Иногда почвообразующие породы имеют выделения полуторных окислов железа в виде сизых пленок и сизовато-серых пятен (Атлас..., 1971). По данным К.П. Горшенина (1955) основными почвообразующими породами Тюменской лесостепи являются четвертичные отложения, представленные суглинками, реже супесями и глинами.
Они имеют желтую, желто-бурую и палево-бурую окраску, карбонатны. Их мощность колеблется от 2 до 10 м. по понижениям и днищам древних ложбин стока мощность четвертичных отложений небольшая и они подстилаются сильно карбонатными и засоленными третичными отложениями сизоватого цвета глинистого и тяжелосуглинистого механического состава. Нередко в них содержатся сульфаты кальция и калия и, кроме того, ортштейновые образования. В виде исключения в качестве материнских пород встречаются непосредственно третичные глины. Последние имеют островное залегание и отличаются чрезвычайно большой засоленностью карбонатными, сернокислыми и хлористыми солями, благодаря чему почвы, формирующиеся на них, относятся к солончаковому типу почвообразования. При этом соли выступают на поверхность почвы (Агроклиматические ресурсы..., 1960). В распределении пород по механическому составу (Горшенин К.П., 1955) намечается определенная закономерность в их приуроченности к рельефу. На ясно выраженных повышениях в породах чаще всего заметно выражены фракции крупной пыли и мелкого песка, и, наоборот, в понижениях в породах преобладает фракция ила. Механический состав почвообразующих пород меняется с глубиной независимо от типа почв. Мощность пород однородных по механическому составу не превышает двух метров. Ниже отмечается заметная смена механического состава в сторону увеличения крупных фракций. Особенно это проявляется в условиях гривного рельефа. На территории лесостепной зоны широко распространены озерно-болотные отложения. Это в основном сильно оглееные глины, нередко содержащие различные соли, в том числе железисто-марганцевые, с маломощными прослойками торфа или мелкозернистых обызвесткованных песков. Поэтому нижняя часть почвенного профиля обычно илистая. Мощность отложений от 1 до 14 м (Атлас..., 1971).
Морфологическое строение солонцов
Солонцы имеют слаборазвитую корешковатую дернину мощностью до 2 см, а иногда она практически отсутствует. Профиль всех исследуемых солонцов характеризуется резкой дифференциацией на генетические горизонты. Сверху залегает более рыхлый по отношению к нижележащему надсолонцовый гумусово-элювиальный горизонт А, окраска которого колеблется от темно-серой до черной; механический состав, как правило, тяжелосуглинистый или глинистый, реже среднесуглинистый; структура у корковых и мелких солонцов пылевато-комковатая, а у средних и глубоких - комковатая или комковато-зернистая. Горизонт густо переплетен корнями.
Солонцовый горизонт Ві темно-бурого цвета, плотного сложения, столбчатой или глыбистой структуры. Столбчатая структура с хорошо выраженными закругленными головками, книзу становится призматической или крупноореховатой. Столбы четко распадаются на ореховатые отдельности, поверхность которых покрыта глянцевой лакировкой. На верхушках структурных отдельностей часто обнаруживается присыпка кремнезема. Мощность горизонта обычно составляет 10 - 20 см. В сухом состоянии горизонт исключительно плотный, не поддающийся механическому воздействию, во влажном - вязкий, связный. Корни обнаруживаются лишь по трещинам между столбами. Нижеследующий - подсолонцовый горизонт Вг более светлой окраски и ореховатой структуры с глянцевой лакировкой. Содержит легкорастворимые соли в виде пятен и прожилок, реже гипс. Снизу четко обнаруживается скопление карбонатов. У части солонцов отдельно выделяется карбонатный горизонт Вз, который залегает обычно глубже 45 см. Переходный горизонт ВС имеет желтовато-бурую окраску и содержит пятна карбонатов, а у гидроморфных солонцов снизу наблюдаются ржавые пятна окислов железа. Материнская порода С имеет однородную буровато-желтую окраску, уплотнена, бесструктурна. Здесь проявляются признаки оглеения - пятна ржавого и сизого цвета, что является следствием анаэробного процесса и лугового режима увлажнения. Вскипание от НС1 в солонцах проявляется неглубоко, обычно в подсолонцовом горизонте, скопление карбонатов ниже линии вскипания. Карбонаты представлены крупными пятнами, примазками или рыхлыми скоплениями, иногда в виде вкраплений, реже белоглазки. Признаки оглеения в солонцах обнаруживаются с глубины 50 - 60 см в виде охристых или ржаво бурых пятен, примазок, вкраплений. Ниже проявляется сизоватость в виде налета по граням агрегатов, пятен, трубочек по ходам корней или порам. В качестве примера дается описание профиля полугидроморфного солонца (табл. 5).
Следует отметить, что глубина залегания гипсово-карбонатных солей уменьшается от солонцов средних к корковым солонцам. На глубоких солонцах горизонт Вз не выделяется, на средних залегает на глубине 52 - 113 см, а на корковых солонцах на глубине 31-73 см, что подтверждается вскипанием профиля от 10% соляной кислоты. В среднем на корковых солонцах сплошное вскипание начинается с глубины 20 см, на мелких - с глубины 24 см, на средних - с 51 см и на глубоких солонцах - в глубины 56 см. Следовательно, в некоторых случаях (при небольшом скоплении солей в горизонте В2, что бывает не часто) находящиеся в почвах на корковых солонцах карбонаты могут быть использованы в целях «самомелиорации» путем плантажной вспашки. На мелких, средних и глубоких солонцах выворачивание на поверхность почвенных карбонатов затруднено вследствие значительной глубины их залегания (глубже 40 см) и большом скоплении солей. Таким образом, солонцы по своему морфологическому строению четко диагностируют как солонцовый процесс, так и признаки гидроморфного развития. Характерными для исследованных солонцов явились: осолоделость, высокая плотность и столбчатая структура солонцового горизонта; высокая засоленность подсолонцового горизонта; глубокое залегание гипсово-карбонатных солей и близкий уровень минерализованных грунтовых вод. Уровень залегания грунтовых вод находится на глубине 1,0 - 2,5 м. Самый высокий уровень наблюдался в конце мая - начале июня. Грунтовые воды минерализованы. Степень минерализации грунтовых вод небольшая, колеблется от 0,6 до 1,9 г/л; в составе солей преобладает бикарбонат Na и присутствует нормальная сода. Данное обстоятельство усиливает солонцеватость во влажные годы, а в сухие - формирование солевых горизонтов в профиле солонцов. Содержание хлоридов и сульфатов в грунтовых водах незначительно, рН колеблется от 8,15 до 9,0.
Повышение продуктивности солонцовых почв
Солонцы юга Тюменской области вследствие высокой распаханности территории и микропестроты почвенного покрова, потенциального их плодородия, 30-40% заболоченности местности до восьмидесятых годов XX века практически полностью были вовлечены в сельскохозяйственные угодья (пашню, сенокосы, пастбища). Этому способствовало расположение их в районах наиболее интенсивного развития сельского хозяйства. Однако, из-за неблагоприятных для растений химических и физических свойств, продуктивность всех видов угодий на солонцовых почвах, без соответствующих агромелиоративных мероприятий была довольно низкой и очень неустойчивой по годам. Ее повышение стало настоятельной необходимостью. Установлено, что освоение луговых солонцов возможно лишь в том случае, если минерализация грунтовых вод не превышает критических величин ( 1,5 г/л при глубине залегания грунтовых вод 1,5 м для тяжелосуглинистых и глинистых почвообразующих пород). Мелиорация лугово-степных солонцов может проводиться независимо от химических показателей и уровня грунтовых вод. Изменение неблагоприятных свойств солонцов достигается внесением химических мелиорирующих веществ, в частности гипса и фосфогипса. Гипсование приводит к замещению в почвенном поглощающем комплексе натрия на кальций, что улучшает физические свойства почвы. В Тюменской области химическую мелиорацию солонцов целесообразно проводить в пашне для устранения в полевых севооборотах солонцовой пятнистости.
Как химический мелиорант, практический интерес представляют гипс, фосфогипс и минеральные кислоты. Фосфогипс содержится в отвалах Красноуфимского комбината соседней Свердловской области. По поставкам минеральных удобрений Тюменская область относится к наиболее обеспеченным регионам России. Однако относительно развитых стран этот уровень является весьма низким. Значительными запасами отходов минеральных кислот располагает Тобольский нефтехимический комбинат. Под химическую мелиорацию в первую очередь нужно отводить участки, требующие выборочного улучшения пятен солонцов. Мелиорированной площадью при выборочном гипсовании считается вся площадь контура, на котором ликвидированы пятна солонцов. Нормы мелиорантов индивидуальны для каждого массива и меняются в широких пределах. Они определяются содержанием в солонцах обменного натрия, который должен быть замещен кальцием. При мелиорации солонцов недопустимо снижение нормы против расчетной. При неполных дозах внесения мелиорантов эффект мелиорации проявляется слабо. Гипс вносится поверхностно с последующей заделкой дисковыми орудиями на глубину 12-15 см. По данным Ишимской опытной станции НИИСХОЗ Северного Зауралья, высокий урожай овса при гипсовании был получен на корковых луговых средненатриевых осолоделых солонцах содового засоления в совхозе Вагайский Омутинского района. Наибольшая прибавка овса была получена при внесении гипса в дозе 20 т/га. На Бердюжском опытном поле внесение гипса (6 т/га) и навоза (60 т/га) на мелких луговых солонцах по фону безотвальной вспашки повысило урожай зеленой массы вика-овес со 158 ц/га до 208 ц/га, а в неурожайный год с 70 ц/га до 111 ц/га. Наряду с гипсованием огромное значение для улучшения солонцов имеют послойная обработка, внесение удобрений и посев солеустойчивых растений. Хорошие результаты достигаются при систематическом безотвальном рыхлении с чередованием глубины от 22 до 30 см. Лучшим орудием для этого является плуг, оборудованный рыхляще-подрезающими рабочими органами конструкции СибИМЭ или РС-1,5 и РСН-2,9. В Западной Сибири накоплен большой материал по увеличению продуктивности луговых солонцовых комплексов путем поверхностной обработки. Данный способ обработки очень эффективен на гидроморфных солонцах. На Нерпинском солонцовом стационаре Ишимской опытной станции по земледелию с 1973 года изучали способы обработки луговых мелких солонцов под многолетние травы при помощи дискования, фрезерования, безотвального рыхления, плоскорезной обработки и мелкой отвальной вспашки. Исследования показали, что более существенное улучшение свойств солонцов достигалось при их дисковании и послойной обработке на фоне N60P45) что обеспечило урожай сена многолетних трав на мелких солонцах за трехлетний период в среднем 21,2 ц/га. Основным приемом улучшения естественных кормовых угодий на солонцовых почвах является послойная обработка, предусматривающая разделку дернины с последующим безотвальным рыхлением и посевом солеустойчивых многолетних трав. Для послойной обработки выбираются участки с преобладанием мелких и средних солонцов. Доля корковых солонцов при этом не должна превышать 10 -15% площади массива. Поверхностная обработка сильнозадерненных солонцов проводится фрезой ФБН-1,5 на глубину 8 - 10 см, а почвы со средней и слабой дерниной обрабатываются дисковой бороной БДТ-7,0 в 3 - 5 следов или дисковыми лущильниками ЛДГ-10, ЛДГ-15.
После поверхностной обработки проводится безотвальное рыхление на глубину 30 - 35 см рыхлителями PC-1,5 или плугами с рыхлящее-подрезающими рабочими органами конструкции СибИМЭ. После обработки поле паруется. Опыт показал, что мелиоративный эффект послойной обработки сохраняется в течение пяти-шести лет, затем постепенно восстанавливаются отрицательные агрофизические свойства солонцов. Для более рационального использования комплексов с преобладанием средних солонцов залужение следует проводить после одно-двухлетнего периода возделывания предварительных культур. На солонцовых комплексах с преобладанием мелких солонцов следует проводить ускоренное залужение двух- или трехкомпонентной травосмесью с донником. Из многолетних трав хорошо себя зарекомендовали люцерна желтая, костец безостый, пырей бескорневищный, регнерия волокнистая. Из однолетних культур - озимая рожь, овес, ячмень, просо. Из травосмесей лучше всего себя проявили люцерно-кострецовая и люцерно-кострецово-регнериевая. Исключительно важную роль при освоении солонцов играет донник, не имеющий конкурентов по солонцеустойчивости и продуктивности в неблагоприятных почвенных условиях. В табл. 18 приведена группировка наиболее распространенных культур с учетом экспериментальных данных Северо-Кулундинской опытной станции, Всесоюзного научно-исследовательского института зернового хозяйства и Курганской областной агрохимлаборатории.
