В умовах близького залягання підґрунтових вод плантажна оранка не виявляє позитивного результату. Навпаки, відбувається підтягування легкорозчинних солей з більш глибоких горизонтів. Зокрема дослідженнями Г.В.Новікової встановлено, що плантажування лучних солонців Сухого Степу, що розвиваються на близьких (1,5-2 м) сільномінералізованих підґрунтових водах сприяє інтенсивному капілярному пересуванню легкорозчинних солей догори і сезонному засоленню ґрунту [170,171]. У ґрунтовому поглинальному комплексі протягом тривалої післядії переважає натрій [171,172].
Кількість карбонатів кальцію в орному шарі плантажованих солонцевих ґрунтів перш за все залежить від глибини оранки, глибини залягання карбонатного горизонту та кількості карбонатів кальцію у цьому горизонті. Якщо у природному стані карбонати залягають відносно глибоко (50-60 см), при плантажуванні вони не завжди бувають залучені до орного шару [201]. Карбонати, як правило, рівномірно розподіляються в орному шарі, а у підорному шарі можуть зустрічатися локально [86,123,131,193,224]. Аналіз характеру постмеліоративних карбонатних новоутворень та змін карбонатного профілю висококарбонатних ґрунтів солонцевих комплексів Поволжжя показав, що при порушенні солонцевого горизонту за умов залягання карбонатів у цілинних ґрунтах ближче 40 см, може з’являтися новий ґрунтоутворюючий процес – окарбоначування [131]. Розвиток процесу окарбоначування, на думку І.М.Любімової, стає можливим завдяки тому, що меліоративний вплив і вологонакопичувальні заходи поступово призводять до зміни глибини весняного промочування, а також до збільшення вмісту загальної і продуктивної вологи у нижній частині профілю цих ґрунтів, що призводить до поступового розчинення карбонатних новоутворень з утворенням бікарбонатів кальцію. Останні легко мігрують по ґрунтовому профілю. У посушливі періоди відбувається підтягування розчинів до поверхні і випадіння карбонатів. Таким чином, щорічні розчинення і переміщення карбонатів поступово призводять до збільшення запасів карбонатів в орному шарі меліорованих ґрунтів [133].
Дані про зміни складу органічної частини плантажованих ґрунтів досить суперечливі. Серед змін гумусового стану плантажованих ґрунтів у літературі констатується як дегуміфікація [18,97,201], так і накопичення органічної речовини [88,89,95,123,152,175,244]. 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 [95,175]. Накопичування гумусу в орному шарі відбувається досить повільно. Так, зокрема, встановлено [244] на 5 рік післядії плантажної оранки спостерігається деяке збільшення кількості гумінових кислот, зв’язаних з кальцієм, і виявлення вільних і зв’язаних 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 зміни загальних запасів гумусу у зрошуваних та незрошуваних плантажованих лучно-каштанових солонцях півдня України не встановлено в богарних і зрошуваних ґрунтах, можна лише говорити про тенденцію до його збільшення. Охарактеризовано, з одного боку, звуження відношення Сгк:Сфк, а з іншого боку розширення цього відношення [201].
Практично невивченим є поживний режим плантажованих солонцевих ґрунтів. Нечисленні дослідження цього питання в основному стосуються зміни поживного режиму у перші роки після проведення меліоративної плантажної оранки. Зокрема вказується що застосування цього меліоративного заходу призводить до помітного перерозподілу рухомих і валових форм азоту, фосфору і калію у ґрунтовому профілі, при цьому вміст їх в орному шарі знижується за рахунок залучення до нього матеріалу нижніх горизонтів, збіднених на поживні речовини [95,175]. Процес накопичення нітратного азоту у цих ґрунтах активно протікає по усій глибині меліорованого шару. Інформацію щодо поживного режиму плантажованих ґрунтів у тривалій післядії меліоративної плантажної оранки ми не знайшли.
Зміни будови профілю та покращання умов водного та повітряного режимів ґрунту, поліпшення окремих фізико-хімічних та хімічних властивостей солонцевих ґрунтів під впливом меліоративної плантажної оранки виявляє позитивний вплив на ріст, розвиток і урожай сільськогосподарських культур. Значні прибавки врожаїв сільськогосподарських культур спостерігаються здебільшого вже у перші роки після її проведення, і, як правило, спостерігаються протягом усього періоду післядії [95,123,151,170,175,244].
Відкритим залишається питання напряму еволюції плантажованих солонцевих ґрунтів та тривалості післядії меліоративної плантажної оранки. Узагальнення та систематизація численних досліджень щодо змін процесів ґрунтоутворення в солонцях після їх меліорації дозволяє виділити три основні точки зору з приводу цього питання. Одна група дослідників [123,152,244] вважає, що ґрунтоутворення в меліорованих солонцях призводить до розвитку властивостей, що наближають їх до каштанових ґрунтів. Згідно іншої точки зору, [95,131,224] меліоровані солонці переходять до самостійної групи ґрунтів і не розвиваються в бік зональних каштанових ґрунтів. Третя група дослідників вважають, що зміни направленості ґрунтоутворюючих процесів у плантажованих солонцевих грунтах можуть бути відмічені на рівні виду, роду, або варіанту [196,198,201]. Здебільшого констатується позитивна післядія меліоративної плантажної оранки протягом 10-15 років. Однак багаторічні спостереження К.М.Кухтєєвої (1976) [123] показали, що суттєво покращуючи властивості зрошуваних каштанових середньо- і сильносолонцюватих ґрунтів півдня України, післядія плантажної оранки на глибину 55-60 см зберігається протягом 20 років. При цьому плантажовані ґрунти за своїми властивостями наближаються до зональних каштанових ґрунтів. На основі вивчення 16 річної післядії меліоративної плантажної оранки Ю.Є. Кізяков зробив висновок, що цей меліоративний захід дозволяє усунути процес солонцеутворення. В результаті післядії утворюються нові антропогенні ґрунти зі специфічною направленістю внутрішніх процесів, будовою, складом і властивостями [95]. На думку І.М. Любімової (2003) при постмеліоративному розвитку солонців степових і малонатрієвих [131] процеси осолонцювання не відновлюються. Про це свідчить відсутність текстурної диференціації ґрунтового профілю за елювіально-ілювіальним типом і фізико-хімічних умов, що забезпечують розвиток солонцевого процесу. Не спостерігаються і ознаки формування метаморфічного горизонту, властивого каштановим ґрунтам. Разом з тим, вивчаючи 25 річну післядію плантажної оранки М.І. Полупан зробив висновок, що 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 [201]. 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 [175].
Вивчення тривалості післядії меліоративної плантажної оранки та властивостей плантажованих ґрунтів здебільшого обмежується періодом 25 років [95,123,131,201,264,270]. Разом з тим, на півдні України існують довготривалі стаціонарні досліди і ділянки широкомасштабного виробничого впровадження де меліоративну плантажну оранку було проведено більше 50 років тому. Однак, спостереження на цих стаціонарах в останні роки було припинено, тому залишилися не вирішеним питання тривалості післядії цього меліоративного заходу та сучасного агромеліоративного стану плантажованих та неплантажованих солонцевих ґрунтів у зрошуваних та незрошуваних умовах.
Таким чином, огляд літературних джерел виявив недостатню вивченість властивостей різною мірою агроперетворених солонцевих ґрунтів, тривалості післядії меліоративної плантажної оранки, суперечливість у поглядах щодо напряму ґрунтових процесів та еволюції плантажованих солонцевих ґрунтів. Це спонукало нас до комплексного вивчення закономірностей розвитку сучасних процесів у агроперетворених ґрунтах солонцевих комплексів з метою прогнозування подальшого їх розвитку та використання.
РОЗДІЛ 2. Об’єкти та методи досліджень
2.1 Об’єкти досліджень
Вивчення змін властивостей, напряму еволюції різною мірою агроперетворених ґрунтів солонцевих комплексів Сухого Степу України та тривалості післядії меліоративної плантажної оранки проводилось на ключових ділянках трьох довготривалих задокументованих стаціонарів (дослід С.П.Семенової-Забродіної, дослід ННЦ ІГА, дослід Ю.Є.Кізякова) та двох ділянках виробничого впровадження меліоративної плантажної оранки, закладених під керівництвом Г.В.Новікової Кримською філією інституту ґрунтознавства АН СРСР.
Дослід С.П. Семенової-Забродіної знаходиться у Генічеському районі Херсонської області в межах Генічеської дослідної станції Інституту зернового господарства УААН (рис.2.1). Цей дослід було закладено у 1954 році з метою вивчення тривалого впливу різних заходів (хімічна меліорація та меліоративний обробіток) на властивості та продуктивність солонців каштанових в умовах незрошуваного землеробства. Згідно ґрунтової карти, складеної на час закладання досліду, ґрунтовий покрив досліджуваної ділянки представлено каштановими солонцюватими ґрунтами на карбонатному лесі у комплексі з солонцями каштановими залишковими (30 %) [222,223]. Підґрунтові води гідрокарбонатно-хлоридного магнієво-натрієвого складу залягають на глибині близько 10 м. У солонці каштановому скипання від 10 % HCl спостерігається з глибини 32-40 см, гіпс з глибини 160-240 см. Інші показники вихідних властивостей досліджуваних ґрунтів наведено у таблиці 2.1. Досліджувані варіанти: варіант 1 – контроль (щорічний обробіток на 20-22 см до 1963 р. та на 26-28 см, в залежності від вирощуваних культур у наступні роки); варіант 4 – оранка плантажним плугом ПП-50 на глибину 60 см і залученням 10-15 см шару карбонатного горизонту у 1954 р. та щорічний обробіток на 20-22 см до 1963 р. та на 26-28 см, в залежності від вирощуваних культур у наступні роки.