14.2.4.2. Солонці

Солонці – це грунти, що містять у ввібраному стані велику кількість обмінного Na (> 15% від ЄП) або інколи Mg (>40% від ЄП) в ілювіальному горизонті.

Вони також відносяться до категорії засолених грунтів, але, на відміну від солончаків, солі в цих грунтах знаходяться не на поверхні, а на деякій глибині.

Близькі за властивостями до солонців також солонцюваті грунти – це будь-який грунт, що містить в ввібраному стані Na, але <15% від ЄП. Для визначення ступеня солонцюватості грунтів використовують градації, запропоновані І.М.Антиповим-Каратаєвим: несолонцюватий грунт містить ввібраного Na<3% від ЄП, слабосолонцюватий – від 3 до 5%, середньосолонцюватий – від 5 до 10%, сильносолонцюватий – від 10 до 15%. Солонці були об'єктом активних досліджень із самого зародження грунтознавства. Як указувалось вище, основоположники цієї науки не відділяли їх від солончаків. П.А.Земятченський, К.Д.Глінка виділили солонці як самостійний грунтовий тип. К.К.Гедройц детально вивчив фізико-хімічну природу даного грунту. Пізніше великий внесок у дослідження солонців зробили В.А.Ковда, О.М.Іванова, І.М.Антипов-Каратаєв, О.М.Можейко, О.М.Грінченко та інші. Світова площа солонців складає ~77,7 млн. га, на території СНД ~35 млн. га, на Україні – біля 0,25 млн. га. Приурочені в основному до сухих степів і напівпустель, оскільки у чорноземній зоні утворенню солонців перешкоджає завелика кількість опадів, а в пустелі, навпаки, їх не вистачає. На Україні основні площі солонців зосереджені в степу, інколи – в лісостепу.

Клімат переважно субаридний з кількістю опадів 100-600 мм на рік, Кз ~0,2-0,9. Рельєф рівнинний, але солонці часто формуються в западинах. Грунтотворні породи різноманітні за генезисом, в основному засолені. Рослинність своєрідна сухостепова солестійка з глибокою кореневою системою, з незначною біомасою, високою зольністю: полин, кохія, камфоросма, ромашник, типчак. На поверхні грунту – діатомові водорості, дуже незначна кількість мезофауни.

В наш час існує декілька теорій щодо утворення солонців, які взаємно доповнюють одна одну. Теорія К.К.Гедройца найпоширеніша й пояснює генезис грунту з фізико-хімічної точки зору. Згідно з цією теорією, солонці утворюються при розсоленні солончаків, засолених нейтральними солями натрію.

Розсолення – це вимивання солей з солончаку, яке може відбуватись при збільшенні вологості клімату, зниженні РГВ в результаті поглиблення базису ерозії на певній території або повільного підняття суші.

При пониженні РГВ випітний тип водного режиму змінюється непромивним. Процес розсолення проходить цілий ряд стадій. Перша – засолення грунтів солями Na, тобто утворення солончака, яке детально описано вище. Друга стадія – осолонцювання, тобто насичення ГПК Na і витіснення з нього інших катіонів:

Обмінний Na різко змінює властивості грунту, гідратує колоїди, які набувають стійкості проти коагуляції, легко пептизуються, розчиняються в воді, переміщуються з нею, закупорюють пори. В результаті руйнується агрегатний склад грунту, при зволоженні він сильно набухає, а в сухому стані стає дуже твердим і щільним. Але всі описані властивості та явища починають проявлятись тільки після вимивання з верхніх горизонтів розчинних солей, які електролітично коагулюють грунтові колоїди, навіть насичені Na.

Третя стадія – власне розсолення солончаку. В цій стадії проходять такі процеси: а) вимивання солей з верхнього горизонту, поступове зменшення їх концентрації нижче порога коагуляції; б) пептизація колоїдів, які у вигляді суспензії та золів вимиваються вниз,

утворюючи горизонт Не (надсолонцевий), в)коагуляція (електролітична) вимитих колоїдів на певній глибині, яка визначається розташуванням у профілі попередньо вимитих солей. Тут утворюється ілювіальний (солонцевий ) горизонт; г)утворення соди й виникнення в результаті лужної реакції середовища:

Утворена в результаті обмінних реакцій сода підвищує рН до 10-11. Під впливом сильно лужної реакції середовища частина колоїдів грунту розпадається, продукти лужного їх гідролізу також вимиваються вниз.

Профіль солонцю ділиться на ряд добре виражених горизонтів (рис. 46):

НЕ – гумусово-елювіальний (надсолонцевий), грудкуватий або пластинчастий, шаруватий, пористий, полегшеного гранскладу, світло-бурого або темно-сірого забарвлення залежно від зони розташування солонцю, потужність горизонту від 2 до 25 см, перехід різкий;

Sl (ІН) – солонцевий, ілювіально-глинисто-гумусовий, темніший за попередній, темно-бурий або бурий з коричневим відтінком, стовбчастої, рідше призматичної, горіхуватої або брилистої структури, на гранях агрегатів – глянцеве лакування, в сухому стані щільний, тріщинуватий, у вологому – в'язкий, безструктурний, потужністю 7-25 см і більше;

Pslks (Phiks) – підсолонцевий, світліший за попередній, призматичний або горіхуватий, містить гіпс, карбонати, солі;

Pks – материнська порода, засолена, карбонатна, загіпсована.

Рис. 46. Солонець автоморфний чорноземний

Традиційно прийнята систематика солонців наведена в таблиці 31. Типи солонців виділяються за характером водного режиму, підтипи – за розташуванням в тій чи іншій грунтово-біокліматичній зоні. Солонці автоморфні формуються в умовах глибокого залягання грунтових вод (>6м) на засолених породах, найчастіше в степу. Тому ще їх називають степовими. Вони поділяються на:

а) чорноземні, які сформувались у чорноземній зоні, відрізняються низьким вмістом ввібраного Na в ГПК (<20%), кількістю гумусу від 1 до 5%; б)каштанові, що розповсюджені в сухому степу невеликими плямами серед каштанових грунтів; профіль, у порівнянні з чорноземними, різко диференційований, кількість гумусу 1-3,5%, переважно хло-ридно-сульфатний тип засолення; в) бурі напівпустельні, утворені в напівпустелях серед бурих напівпустельних грунтів, містять дуже мало гумусу (<1,5%).

Таблиця 31. Класифікація солонців

Солонці напівгідроморфні (лугово-степові) формуються на першій та другій надзаплавній терасах, в понижених елементах рельєфу, де РГВ знаходиться на глибині 3-6 м. За географічним фактором вони поділяються на: а) лугово-чорноземні, що зустрічаються в лісостеповій та степовій зонах невеликими плямами в комплексі з лугово-чорноземними грунтами, відрізняються від солонців чорноземних явними ознаками оглеєння в материнській породі, збільшеним (2-7%) вмістом гумусу; б) лугово-каштанові, сформовані в сухому степу, темніші від солонців каштанових, з ознаками оглеєння в Р; в) лугово-мерзлотні – утворені в зоні вічної мерзлоти.

Солонці гідроморфні розповсюджені в заплавах рік, в приозерних, міжбалочних зниженнях, де РГВ<3м: а) чорноземно-лугові утворюються серед чорноземів, у профілі добре виражене оглеєння, особливо в підсолонцевому горизонті та породі, гумусу містять 2-10%; б) каштаново-лугові зустрічаються в сухому степу, на узбережжі Сиваша, сильно глеєві; в) мерзлотно-лугові – в зоні вічної мерзлоти; г) лугово-болотні – по периферії боліт, озер, характеризуються оторфованим горизонтом або Т і сильним оглеєнням.

За гранскладом грунти переважно важкі, спостерігається чітка диференціація: Не збіднений дрібними фракціями, а солонцевий горизонт – збагачений. За хімічним складом грунт дуже сильно диференційований за елювіально-ілювіальним типом: надсолонцевий горизонт збагачений SiО₂ і збіднений R₂О₃, Ca, Mg та іншими елементами, карбонати вимиті в нижню частину S1. Вміст гумусу в солонцях коливається в широких межах – від 0,5% в напівпустельних до 10% в лугових. Гумусовий профіль елювіально-ілювіальний, Сгк:Сфк<1 в НЕ-горизонті, нижче гумус гуматний.

Фізико-хімічні властивості солонців настільки оригінальні, що є одними з їх основних діагностичних ознак: у ГПК дуже багато (15-60% від ЄП) ввібраного Na в Sl-горизонті, в НЕ- горизонті його мінімум, велика кількість обмінного Mg – до 35-45% від ЄП; реакція середовища в Sl і нижче лужна, а в надсолонцевому може бути й нейтральною. Фізичні та фізико-механічні властивості солонців дуже погані: в сухому стані вони дуже щільні, тріщинуваті, у вологому сильно набухають, в'язкі, липкі, з низькою водопроникністю, слабкою доступністю для рослин грунтової вологи.

В сільському господарстві солонці без меліорації використовувати неможливо. Головне завдання меліорації – вилучення Na із ГПК, при цьому буде нейтралізуватись лужна реакція, проходити гідрофобізація й коагуляція колоїдів і в такий спосіб поліпшуватимуться негативні властивості та режими даних грунтів. Меліорація солонців повинна бути комплексною, що включає хімічну, водну меліорації, правильну агротехніку, оскільки один захід ефекту не дає. Хімічна меліорація необхідна для витіснення Na, для чого в грунті штучно підвищують кількість елементів, які мають більшу енергію обмінного поглинання, ніж Na. Проходить обмінна реакція, a Na, що витісняється з ГПК, може бути вилучений з грунту промивкою. В якості меліорантів найчастіше використовують гіпс, СаСl₂, К₂SO₄, а також кислоти (сірчану, азотну), сірку, фосфогіпс тощо. При гіпсуванні в грунті відбувається така реакція:

Дози гіпсу коливаються від 2 до 20 т/га.

Найбільш ефективно проводити хімічну меліорацію солонців при зрошенні, бо при цьому підвищується її ефективність, а утворені солі вимиваються з грунту. До комплексу окультурювання солонців входить також меліоративна оранка 3-ярусним плугом, а на кіркових різновидах – плантажна оранка, використовується також землювання невеликих плям солонців. Обов'язково потрібно застосовувати органічні та мінеральні добрива, а на богарі – вологонакопичення.