Публікації. За матеріалами дисертації опубліковано 10 наукових праць, з них 5 - наукові статті у фахових виданнях.
РОЗДІЛ 1. Солонцеві ґрунти, їх властивості та продуктивність, напрями еволюції (ОГЛЯД ЛІТЕРАТУРИ)
За визнанням багатьох ґрунтознавців [3,7,18,47,76,98,106,154,218,271], солонцеві ґрунти належать до найбільш складних природних утворень, тому багато питань їх ґенези та меліорації, не дивлячись на тривалу історію їх дослідження, залишаються до цього часу недостатньо вивченими [188].
Класичні дослідження К.К. Гедройця, щодо походження солонців та встановлена ним колоїдно-хімічна природа утворення солонцевого горизонту з визнанням вирішальної ролі увібраного натрію [32], була визнана багатьма вітчизняними та зарубіжними дослідниками [3,18,47,76,98,1 06,154,218,268,271]. Однак, як було встановлено пізніше, утворення солонців з солончаків не є універсальним, а обмінний натрій є не єдиною причиною високої дисперсності колоїдів. Широке розповсюдження у межах посушливих зон малонатрієвих солонців і солонцюватих ґрунтів з характерними ознаками так званої фізичної солонцюватості дозволило стверджувати, що причини прояву солонцевого процесу різні не дивлячись на загальність ряду несприятливих властивостей, що проявляються у ґрунті під час його розвитку та однотипний характер утворюваного профілю [3,98,121,152,174,184,187,188]. Таким ґрунтам притаманні усі ознаки негативних водно-фізичних та агрономічних властивостей (ущільненість, знеструктурення, слабка водопроникність та ін.), збільшений вміст мулистої фракції та підвищений вміст обмінного магнію в ілювіальному горизонті [18,46,56,76,106,121,154,184,188]. Генезис малонатрієвих солонців і солонцюватих ґрунтів з ознаками фізичної солонцюватості складний і до цього часу не знайшов всебічного пояснення [188].
Вперше уявлення про фізичну солонцюватість ґрунтів посушливої зони було обґрунтовано у роботі М.А.Дімо та Б.А.Келлера (1907) [184]. Проведені у подальшому дослідження у Нижньому Поволжі, Казахстані [7,18,20,184,213,219,224], в районі Саскачевану (Канада), у західних штатах США [268], в Угорщині [271] також виявили наявність фізичної солонцюватості у ґрунтах цих регіонів. Для умов півдня України такі ґрунти було описано у роботах О.М.Можейка [154], Г.М.Самбура [218], С.П. Семенової-Забродіної [222] та інших дослідників [91,100,170,200,218].
На думку ряду авторів [20,98,191,267] фізична солонцюватість малонатрієвих солонців викликана впливом великої кількості обмінного магнію в сполученні з натрієм, оскільки обмінний магній посилює пептизуючу дію натрію. Було запропоновано ( І.Я. Половицький (1968); Н.В. Градобоєв (1972), М.С. Floate (1961) та ін.) відносити до солонців ґрунти, у яких сума увібраного магнію та натрію дорівнює або перевищує 50 % від ємності обміну. Надаючи великого значення увібраному магнію у формуванні несприятливих агрофізичних властивостей ґрунтів Ellis і Goldwel, 1935, а потім І.М.Гоголев та І.М.Волошин (1968) ввели поняття про магнезіальні солонці (увібраного магнію 25% і більше від ємності вбирання), як самостійний рід магнієвих солонців, подібних до натрієвих солонців [184,244]. Ця точка зору була підтримана рядом дослідників (М.Д.Градобоєв, 1966; І.Я.Половицький, 1967,1970; Float, 1961; К.П.Богатирьов,1958; О.В.Лобова, 1960). Проте роботи інших авторів показали, що магній не погіршує фізичних властивостей ґрунтів і не підвищує їх дисперсність (Сушко С.А., 1932; Мамаєва Л.А., 1966; Smith H.V., 1949 та ін.), а справляє лише негативний фізіологічний вплив на розвиток рослин [184,188,190,212,244].
Дослідженнями О.М.Можейка встановлено [154], що у солонцюватих ґрунтах каштанової зони України, підвищений вміст обмінного магнію спостерігається, як правило, у підорному ілювіальному горизонті, але кількість його незначна, тому пояснити ним солонцюватість усіх ґрунтів півдня України неможна. Відкидаючи роль магнію у солонцеутворенні О.М.Можейко вважає, що причиною солонцюватості є увібраний натрій, його незначний вміст у солонцевому горизонті автор пояснює вимиванням значної кількості натрію вглиб низхідними токами води. Виходячи з цього О.М.Можейко та Т.К. Ворітник стверджують, що солонцюватість каштанової зони України є залишковою, а причиною солонцюватості цих ґрунтів є обмінний натрій, кількість якого у процесі розсолонцювання зменшується [155]. Інші автори назвали такі ґрунти „реліктовими солонцями” [3,4,106].
Малонатрієвим солонцям притаманні усі характерні ознаки типових багатонатрієвих солонців: безструктурність і набрякання маси ілювіального горизонту у вологому стані, повільне настання стиглості ґрунту при набряканні (і, як наслідок, фізіологічна сухість), слабкий повітрообмін, сильне стиснення і розтріскування ґрунтової маси у сухому стані, різка диференціація профілю за механічним складом і т.д. [7,188,190,212,244]. Це вказує, на думку різних авторів [98,162,184,188,199,200,202], на можливість сучасного (а не лише реліктового) утворення малонатрієвих солонців, при цьому високий вміст увібраного магнію підтверджує його активну роль у солонцевому процесі.
У дослідженні проблеми солонцеутворення рядом авторів [184,189,190,244] сформульована роль гідрофільних колоїдів. Згідно цієї теорії (Андрєєв Б.В. 1955; Гончарова Н.А., 1969; Келлерман В.В., 1972) несприятливі властивості малонатрієвих солонців обумовлені наявністю підвищеного вмісту гідрофільних продуктів взаємодії ґрунту з розчинами солей і накопиченням так званих гальміролізних мінералів, які утворюються в сольовому середовищі і відносяться до нестійких при опрісненні. При цьому обмінний натрій є не причиною, а наслідком утворення солонців при звільненні в процесі руйнування кристалічної решітки його мінералів. Інші дослідження ( Панов Н.П., Гончарова Н.А., 1969, 1972; Градобоев Н.Д., 1971 та ін.) вказують на провідну роль у розвитку багато- і малонатрієвих солонців різних гелів та гідрофільного мулу. Велике значення при цьому відводиться також колоїдним формам кремнезему [188,191].
Згідно іншої теорії, у формуванні специфічного профілю солонців, можуть брати участь рухомі сполуки кремнію, алюмінію, заліза, кальцію, магнію, натрію, калію [165,16,232]. Із збільшенням солонцюватості ґрунту вміст рухомих сполук збільшується в ілювіальному шарі, тоді як у зональних ґрунтах розподіл їх по профілю однорідний. У дослідженнях [165,169,218] зазначається, що установлений пептизуючий вплив обмінного натрію на ґрунтові колоїди більшою мірою залежить від складу глинистих мінералів, їх дисперсності та гідрофільності, аморфних речовин, складу органічної речовини та характеру його зв’язку з мінеральною частиною ґрунту. Останнє відіграє особливо важливу роль в утворенні солонців [188].
Враховуючи велику різноманітність солонцевих ґрунтів та умов їх формування, М.П.Панов пропонує розглядати розвиток цих ґрунтів виходячи з визнання теорії полігенезу [188]. Такий підхід обумовлює необхідність диференціації способів їх окультурювання та відтворення родючості.
В залежності від генезису і властивостей різних видів солонцевих ґрунтів для умов України вченими запропонований диференційований комплекс заходів з підвищення їх родючості [161,170,210,212,227]. При цьому доцільність меліорації, її вид, технологія, визначаються з урахуванням фізико-хімічної солонцюватості ґрунтів, ступеня і хімізму їх засолення, глибини залягання карбонатів кальцію і гіпсу, підґрунтових вод, кліматичних умов, строкатості (комплексності) ґрунтового покриву, специфіки сільськогосподарського використання [227]. Основні способи меліорації солонцевих ґрунтів були сформовані ще у 50-х роках ХХ століття. Це хімічна меліорація, меліорація за рахунок внутрішньогрунтових запасів кальцієвих солей (меліоративна плантажна оранка), глибокий обробіток зі збереженням на місці генетичних горизонтів (землювання) та фітомеліорація [53,170,212].
З прийомів хімічної меліорації в Україні, більшості країн СНД та за кордоном найбільший розвиток одержало гіпсування [3,18,98,156,170,220,227,244,271,273,274]. Цей захід має два аспекти: це основний прийом меліорації глибокогіпсових і глибококарбонатних солонців і допоміжний прийом при комплексній меліорації середньо- та багатонатрієвих висококарбонатних ґрунтів. Гіпсування є основним напрямком меліорації солонцевих ґрунтів Лісостепової зони України [68,161,170,210,227]. Теоретичною основою гіпсування в Україні і світі є концепція К.К. Гедройця про провідну роль обмінного натрію в солонцевому процесі ґрунтоутворення [32]. Дія гіпсу виявляється в тому, що внесений кальцій витискує обмінний натрій з ґрунтового вбирного комплексу, створюється перевага іонів кальцію у ґрунтовому розчині, внаслідок чого зменшується рухомість ґрунтових колоїдів (гумусу, глини та ін.), нейтралізується лужність, і створюються умови для окультурення ґрунту [25,47,53,99,210,220,227,244]. Як показали багаторічні дослідження, з внесенням гіпсу в солонцеві ґрунти поліпшуються їх агрономічні властивості, знижується лужність, підвищується доступність для рослин поживних речовин, зменшується токсичність рухомих форм заліза й алюмінію, активізуються мікробіологічні процеси, підвищується врожайність сільськогосподарських культур [210,244]. Однак, як встановлено численними дослідженнями, гіпсування є недовготривалим заходом і потребує повторення кожні 5-7 років [170,244].
У Степовій зоні в умовах незрошуваного землеробства ефективність гіпсування на солонцях і солонцевих ґрунтах нейтрального засолення дещо нижча, через нестачу вологи у ґрунті, а отже, низьку розчинність гіпсу та накопичення продуктів обмінних реакцій у кореневмісному шарі. Гіпсування в цій зоні більш доцільне при проведенні додаткових заходів з вологонакопичення і, особливо, при зрошенні, що забезпечує промивний режим верхнього шару ґрунту [75,76,155,170,210,212,227]. На малонатрієвих солонцях, де карбонати кальцію (або гіпсоносні горизонти) знаходяться на порівняно невеликій глибині, найбільш доцільно застосовувати агробіологічні способи меліорації, основою якого є меліоративна плантажна оранка [95, 123,170,223,227].