Оцінювання якості зрошувальної води за небезпекою осолонцювання ґрунтів

Осолонцювання ґрунту може виникнути при надмірній кількості іонів натрію у зрошувальній воді, які можуть переходити до ґрунтового поглинаючого комплексу. Негативно на процеси осолонцювання можуть впливати і наявність іонів магнію. Оцінку за небезпекою осолонцювання здійснюють за величиною відношення (у відсотках) суми лужних катіонів натрію і калію до суми всіх катіонів (мекв/л) з урахуванням протисолонцюючої буферності і гранулометричного складу ґрунтів, величини відношення в зрошувальній воді магнію до кальцію і складу води за небезпекою засолення чи підлуження ґрунтів (табл. 1.6).

Таблиця 1.6 – Оцінювання якості зрошувальної води за небезпекою осолонцювання ґрунту

Клас зрошувальної води за небезпекою засолення чи підлуження	Відношення суми лужних катіонів натрію і калію (мекв) до суми всіх катіонів, %	Клас якості зрошувальної води
ґрунт піщаний і супіщаний, суглинковий високобуферний	ґрунт суглинковий низько- і середньобуферний, глинистий високобуферний	ґрунт глинистий низько- і середньобуферний
І ІІ	Менше 60 Менше 50	Менше 50 Менше 40	Менше 40 Менше 30	І
І ІІ	60-80 50-70	50-70 40-60	40-60 30-50	ІІ

 

Отримані величини відношення суми лужних катіонів натрію і калію до суми їх катіонів коригують залежно від показника відношення в зрошувальній воді катіонів магнію до катіонів кальцію, так як при високому вмісті іонів магнію можливе осолонцювання магнієм. Якщо відношення катіонів магнію до катіонів кальцію більше одиниці, то відношення катіонів натрію і калію до суми всіх катіонів (у відсотка) збільшують на ту кількість одиниць, що відповідає кількості десятих частинок від відношення магнію до кальцію.

В даному випадку відношення суми лужних катіонів натрію і калію (мекв) до суми всіх катіонів складає 40 %. Так як відношення концентрації катіону магнію до концентрації катіону кальцію менше 1 (), то відсоток катіонів Na⁺¹ непотрібно коригувати.

Градація ґрунтів за протисолоцюючою буферністю наведена в табл. 1.7.

Таблиця 1.7 – Градація ґрунтів за протисолонцюючою буферністю

Буферність ґрунту	Активність кальцію ґрунтового розчину, мекв/л
Низька Середня Висока	Менше 6,0 6,0-10,0 Більше 10,0

Показники активності іонів кальцію в ґрунтах України наведені в табл. 1.8.

Отже, для розглянутого прикладу для чорноземів звичайних, що знаходяться в степовій зоні і північній її підзоні згідно табл. 1.8 активність кальцію ґрунтового розчину складає 6-9 мекв/л. При цьому буферність ґрунту можна визначити як середню (див. табл. 1.7).

При отриманому значенні відношення суми лужних катіонів до суми всіх катіонів 40 % і першому класі за небезпекою засолення та під луження, зрошувальну воду для важкосуглинкових середньобуферних ґрунтів необхідно віднести до другого класу за небезпекою осолонцювання, а для всіх інших до першого класу.

Таблиця 1.8 – Показники активності іонів кальцію

в ґрунтах України (узагальнені дані)

Назва ґрунту	Активність кальцію ґрунтового розчину, мекв/л
Лісостеп центральний
Темно-сірий лісовий Чорнозем опідзолений Чорнозем типовий малогумусний Чорнозем типовий середньогумусовий	3,5-5,5 4,0-6,0 4,0-5,0 6,0-7,5
Лісостеп лівобережний
Темно-сірий лісовий Чорнозем опідзолений Чорнозем типовий малогумусний Чорнозем типовий середньогумусний Чорнозем типовий середньогумусний карбонатний	3,2-5,0 4,0-6,0 6,0-7,5 8,0-12,0 9,0-13,0
Степ північний
Чорнозем звичайний Чорнозем звичайний карбонатний	6,0-9,0 7,0-13,0
Степ південний
Чорнозем південний Темно-каштановий залишково солонцюватий Темно-каштановий середньосолонцюватий Темно-каштановий сильносолонцюватий Каштановий слабосолонцюватий Каштановий середньосолонцюватий Каштановий сильносолонцюватий Солонець степовий	5,5-12,5 10,5-12,5 7,0-8,0 5,5-6,5 10,5-12,5 7,0-8,0 5,0-6,0 2,3-3,5

Оцінку якості зрошувальної води за небезпекою осолонцювання можна також здійснювати і за іншими методами.

Коефіцієнт К (за І.П. Айдаровим, О.І. Головановим)

, (1.2)

де , , – вміст зазначених іонів у зрошувальній воді в мекв/л.

Для території зі слабодренованими темно-кашта­но­ви­ми ґрунтами, схильними до осолонцювання, рекомендується 25 % при загальній концентрації солей 0,7- 0,8 г/л, рН£7,5. Для південних чорноземів 15 % при концентрації солей 0,5-0,6 г/л і рН<7,5.

Для розглянутого прикладу %.

Отже, в даному випадку при коефіцієнті К більше 25 % можливе проявлення осолонцювання.

Метод Стеблера передбачає оцінку небезпеки осолонцювання за величиною лужної характеристики К_а, яку визначають за формулами:

Якщо , то ; (1.3)

якщо , то ; (1.4)

якщо , то . (1.5)

Якість поливної води оцінюють в залежності від К_а. При К_а >18 вода добра; 18-6 – задовільна; 6-1,2 –незадовільна; менше 1,2 – погана.

Для розглянутого випадку справджується друга нерівність

тому . Отже, за характеристикою К_а поливна вода – задовільна.

Метод І.А. Антипова-Катаєва ґрунтується на залежність критичного вмісту солей від загальної мінералізації води

, (1.6)

де С – загальна мінералізація, г/л.

В даному прикладі нерівність справджується, тобто осолонцювання не повинне мати місця.

Показник SAR характеризує поглинання Na⁺¹ ґрунтом із води. Його знаходять за формулою Гапона

, (1.7)

При значеннях SAR від 0 до 10 – небезпека осолонцювання ґрунту низька, 10-18 – середня, 18-26 – висока, більше 26 – дуже висока.

Для розглянутого прикладу А, тобто небезпека осолонцювання низька.

При оцінці якості води з точки зору небезпеки осолонцювання також враховують вміст катіонів у воді і мінералогічний склад ґрунту. Співвідношення катіонів у воді впливає на активність іонів натрію і його спроможність впроваджуватись в ґрунтовий поглинаючий комплекс, що враховує показник SAR. При поливах між зрошувальною водою і ґрунтом відбувається активна взаємодія, внаслідок якої формується новий склад ґрунтового розчину. Важливо встановити, в якому напрямку буде протікати цей процес.

Внаслідок взаємодії поливної води і ґрунту може розвиватись процес осідання карбонатів, що спостерігається при різному підлужуванні ґрунтового розчину, або навпаки – розчин кальцієвих солей ґрунту у випадку підкислення розчину поливними водами. Осідання кальцію призводить до збільшення в розчині відсоткового вмісту натрію і зростання величини SAR. Ця тенденція, пов’язана зі складом зрошувальних вод і враховується при розрахунку «уточненого SAR*».

, (1.8)

де .

Складові величини знаходять за табл. 1.9.

Таблиця 1.9. Дані для визначення рНс за додатками поправочного

коефіцієнту для розрахунку SAR*

Концентрація іонів, мекв/л
0,1	2,0	4,3	4,0
0,2	2,0	4,0	3,7
0,3	2,0	3,8	3,5
0,4	2,0	3,7	3,4
0,5	2,1	3,6	3,3
0,75	2,1	3,4	3,1
1,0	2,1	3,3	3,0
1,25	2,1	3,2	2,9
1,5	2,1	3,1	2,8
2,0	2,2	3,0	2,7
2,5	2,2	2,9	2,6
	2,2	2,8	2,5
	2,2	2,7	2,4
	2,2	2,6	2,3
	2,2	2,5	2,2
	2,3	2,4	2,1
	2,3	2,3	2,0
	2,3	2,2	1,9
	2,3	2,1	1,8
	2,4	2,0	1,7
	2,4	1,9	1,5
	2,5	1,6	1,3
	2,5	1,5	1,2

 

В табл. 1.9 чотири графи:

1 – концентрація іонів – в даному випадку сума аніонів та катіонів (див. табл. 1.2) 8,24+8,24=16,48 мекв/л;

2 – різниця між другою константою дисоціації Н₂СО₃ і множенням розчинності СаСО₃, що розрахована, виходячи з іонної сили води () – для даного прикладу 2,4;

3 – активність іонів лужноземельних металів – 2,0;

4 – поправка на загальну лужність – 1,7;

р – знак логарифму зі знаком «мінус» , мекв/л.

Якщо величина , що розрахована за даними табл. 1.9, перевищує 8,4, то це свідчить про тенденцію розчинення карбонату кальцію і перехід його у розчин. При цьому небезпека осолонцювання зменшується. Значення нижче 8,4 вказують на тенденцію випадіння карбонату кальцію в осадок і тим самим – на збільшення небезпеки осолонцювання.

Отже, для розглянутого прикладу

рНс= 2,4+2,0+1,7=6,1,

.

Навіть при врахуванні процесу осідання карбонатів значення показника SAR менше 10, що свідчить про низьку небезпеку осолонцювання.

Крім осолонцювання ґрунту іонами натрію, можливе також осолонцювання іонами магнію. Оцінку якості води за небезпекою осолонцювання ґрунтів іонами магнію можна здійснити за класифікацією Собольча та Дараба. Оцінюється вода за потенціальним вмістом магнію в поливній воді. Показник, вище якого магній негативно впливає на ґрунт, визначають за формулою

%. (1.9)

Для розглянутого випадку %. Нерівність справджується, тому можна зробити висновок, що осолонцювання іонами магнію не повинне бути.