Вплив фосфогіпсу на хімічний склад водної витяжки ґрунту

Abstract

Невідповідні еколого-меліоративним режимам поливи сільськогосподарських культур на чорноземах часто супроводжуються деградаційними змінами ґрунтів: підтопленням, вторинним засоленням та їх осолонцюванням, знеструктуренням, порушенням газового режиму, дегуміфікацією тощо. Тому виникла необхідність комплексного вивчення змін агроекологічного стану ґрунтів, які тривалий час поливали в умовах Північного Степу України мінералізованою водою. Осолонцювання зрошуваних ґрунтів, як доведено, є поширеним негативним процесом на зрошуваних землях, який визначається якісним складом поливної води, вихідними властивостями ґрунтів, що обумовлює їх протисолонцюючу буферність, глибину залягання, і мінералізацією підґрунтових вод. Згідно з останніми публікаціями, площа зрошуваних солонцюватих ґрунтів України становить майже 800 тис. га, з них слабосолонцюватих ‒ понад 700 тис. га, середньо- і сильносолонцюватих ‒ близько 90 тис.га. Польові досліди, закладені на базі державного підприємства “Дослідне господарство Дніпровської дослідної станції Інституту овочівництва і баштанництва НААН України” (с. Олександрівка Дніпровського району Дніпропетровської області, 2010‒2015 рр.), включали 4 варіанти та два фактори: внесення фосфогіпсу як хімічного меліоранту різними нормами в умовах зрошення та без нього. Аналіз водної витяжки ґрунту в усіх варіантах дослідів показав збільшення водорозчинних солей (за аніонами ‒ сульфатів, за катіонами ‒ кальцію) при внесенні кальцієвмісних меліорантів. Але внесення фосфогіпсу різними розрахунковими нормами суттєво не впливало на тип засолення ґрунту. В усіх варіантах дослідів з внесенням фосфогіпсу найбільшою кількістю аніонів характеризувався сульфатний тип засолення, а катіонів ‒ натрієвий, що пояснюється надходженням цих іонів з поливною водою та фосфогіпсом. Виняток становлять контрольні варіанти. За вмістом токсичних солей усі варіанти мали значення від 0,3% до 0,6%, тобто відповідно до сульфатного типу характеризуються середнім ступенем засолення ґрунтів. Внесення фосфогіпсу на іригаційно солонцюватих ґрунтах при зрошенні та без нього приводить до збільшення загальної суми солей у шарі ґрунту 0‒15 см порівняно з початковими параметрами (до 4,22 мекв/100 г ґрунту). При внесенні фосфогіпсу нормою 6 т/га без зрошення спостерігали накопичення солей у шарі 45‒60 см, а при зрошенні та внесенні фосфогіпсу нормою 3 т/га солі концентруються у шарі 75‒60 см. У шарі ґрунту 90‒105 см кількість солей вирівнюється до початкових умов. Хімічна меліорація збільшує кількість іонів Ca+2 по всьому профілю ґрунту. Концентрація іонів натрію при внесенні фосфогіпсу в орному шарі ґрунту зменшилася на 30‒37% за рахунок збільшення кальцій-іона та витіснення сульфату натрію в нижні горизонти. Crop irrigation on chernozems inappropriate to ecological requirements is often accompanied by degradation changes of soils: flooding, secondary salinization and soil alkalinity, destructurization, violation of gas regime, dehumidification, etc. Thus the necessity occurred to study comprehensively the changes in agroecological state of soils, having been irrigated with mineral water under conditions of the Northern Steppe of Ukraine. It has been proved that the irrigated soil solonization is a widespread negative process on irrigated lands, which is determined by the qualitative composition of irrigation water, the initial soil properties, which determines their anti solonization buffering, depth of occurrence, and mineralization of groundwater. According to the latest publications, the area of irrigated solonizated soils of Ukraine is almost 800 thousand hectares, of which more than 700 thousand hectares are poorly solonizated, about 90 thousand hectare are medium and high solonizated. Field experiments, based on the state enterprise “Experimental farm of Dnipro experimental station of the Institute of vegetable and melon growing of the National Academy of Sciences of Ukraine” (Oleksandrivka village of Dniprovsky district, Dnipropetrovsk region, 2010‒2015), included 4 variants and two factors: phosphogypsum application as a chemical ameliorant by various dosages under irrigation and without it. Analysis of the water extraction of soil in all variants of experiments showed an increase in water-soluble salts (sulfates by anions, calcium by cations) when calcium-containing meliorants are introduced. However, phosphogypsum application with different dosages did not significantly affect the type of soil salinity. In all experiments with phosphogypsum application the largest number of anions was in sulfate type of salinity, and cations in sodium one, which is explained by the inflow of these ions with irrigation water and phosphogypsum. Exceptions are checklists. According to the content of toxic salts, all variants ranged from 0.3% to 0.6%, that is, according to the sulfate type, they were characterized by an average degree of soil salinity. The introduction of phosphogypsum on irrigated alkalinized soils under irrigation and without it, leads to an increase in the total amount of salts in the soil layer of 0 to 15 cm in comparison with the initial parameters (up to 4.22 meq/100 g of soil). When phosphogypsum was applied at a rate of 6 t/ha without irrigation, salt accumulation in the layer 45‒60 cm was observed, and when irrigated and introduced phosphogypsum at a rate of 3 t/ha salt was concentrated in a layer of 75‒60 cm. In the soil layer 90‒105 cm, the amount of salts was leveled to the initial conditions. Chemical melioration results to increase Ca+2 ions throughout the soil profile. Concentration of sodium ions in the application of phosphogypsum in the arable soil layer decreased by 30‒37% due to the increase of calcium ion and displacement of sodium sulfate in the lower horizons.