2.1.4.2.2. Оценка степени засоления почв по содержанию токсичных ионов

При одном и том же общем количестве солей, но различном их составе, почвы могут иметь разную степень засоления. Это обусловлено неодинаковой токсичностью для растений разных солей и ионов. Поэтому при агрономической оценке засоленных почв важнейшее значение приобретает учет качественного состава солей, которые подразделяются на токсичные и нетоксичные. Степень и химизм засоления почвы устанавливаются на основании содержания токсичных ионов. Количество и состав токсичных солей чаще всего определяют путем связывания ионов в гипотетические соли.

Порогом токсичности называется предельное количество солей в почве, выше которого начинается угнетение роста и развития среднесолеустойчивых растений. Для отдельных ионов приняты следующие пороги токсичности: %/мг-экв на 100 г почвы: СО₃^2- - 0,001/0,03; НСО₃^- - 0,06/0,8; Cl^- - 0,01/0,3; SO₄^2- - 0,08/1,7.

Метод расчета токсичных и нетоксичных солей основан на связывании ионов в определенной последовательности в гипотетические соли, начиная с менее растворимых солей к более растворимым (Н.И.Базилевич, Е.И. Панкова, 1970). В первую очередь связываются карбонаты, затем сульфаты и после этого хлориды. Все расчеты проводятся в мг-экв. СО₃^2- - ионы. Все ионы СО₃^2- относятся к токсичным. Вначале они связываются с натрием в соль Na₂СО₃. Если после этого обнаруживается избыток ионов СО₃^2-, то они связываются с магнием в другую токсичную соль – MgСО₃.

НСО₃^--ионы. Эти ионы могут быть обусловлены присутствием как токсичных NaHCO₃, Mg(HCO₃)₂, так и нетоксичных солей Са(HCO₃)₂.

В начале определяется возможное содержание ионов НСО₃^-, связанных с кальцием. При содержании в водной вытяжке даже следов соды с кальцием можно связывать не более 0,6 мг-экв HCO₃^-. При отсутствии в водной вытяжке СО₃^2-, но при наличии высокой общей щелочности (>1,4 мг-экв./100 г почвы HCO₃^-) количество HCO₃^- связанное с кальцием также не превышает 0,6 мг-экв на 100 г почвы. Затем 2/3 остатка HCO₃^- связывают с натрием и 1/3 с магнием.

Если содержание ионов HCO₃^- в водной вытяжке меньше 1,4 мг-экв на 100 г почвы, то сначала они связываются с кальцием в соль Са(HCO₃)₂. Если после этого ионы HCO₃^- еще остаются, то они связываются с магнием в соль Mg(HCO₃)₂ и, наконец, с натрием в соль NaHCO₃.

SO₄^-2-ионы. Они входят в состав токсичных солей Na₂SO_4,, MgSO₄ и нетоксичной соли СаSO₄. Ионы SO₄^-2 связываются в гипотетические соли в следующей последовательности: СаSO₄; Na₂SO₄; MgSO₄.

Cl^--ионы. Все хлориды относятся к токсичным солям. Ионы Cl^- связываются в гипотетические соли в последовательности: NaCl, MgCl₂, CaCl₂, то есть начиная с наименее растворимых солей.

Полученные в результате расчетов количества мг-экв ионов токсичных солей переводятся в проценты путем умножения величины мг-экв на соответствующий коэффициент: СО₃^2- - 0,003; НСО₃^- - 0,061; SO₄^2- - 0,048; Cl^- - 0,0355; Ca²⁺ - 0,02; Mg²⁺ - 0,0122; Na⁺ - 0,023. Найденные проценты суммируются и дают общее количество токсичных ионов от массы почвы. Эта величина используется для установления степени засоления почвы с учетом химизма солей (табл. 15).

Таблица 15. Классификация почв по степени засоления в зависимости от химизма солей (%/мг-экв)

(Н.И.Базилевич, Е.И.Панкова, 1970)

Тип засоления Степень засоления

Хлоридный Cl-:SO42- 2,5

Сульфатно-хлоридный Cl-:SO42-=1-2.5

Хлоридно-сульфатный Cl-:SO42-=0.2-1

Сумма солей

Cl-

SO42-

Сумма солей

Cl-

SO42-

С малым содержанием гипса

С повышенным содержанием гипса

Сумма солей

Cl-

SO42-

Сумма солей

Cl-

SO42-

Токсичное

Общее

Токсичное

Общее

Незасоленные

0,05

 0,01 0,3

0,006 0,12

0,1

0,01 0,3

0,014 0,3

0,2

0,01 0,3

0,05 1,0

0,07 1,5

Не встречается

Слабозасоленные

0,05-0,15

0,01-0,03 0,3-0,1

0,006-0,02 0,12-0,4

0,1-0,2

0,01-0,03 0,3-0,9

0,014-0,04 0,3-0,9

0,2-0,4(0,6)

0,01-0,03 0,3-0,8

0,05-0,11 1,0-2,2

0,07-0,19 1,5-4,0

Не встречается

Среднезасоленные

0,15-0,3

0,03-0,1 1,0-3,0

0,02-0,06 0,4-1,2

0,2-0,4

0,03-0,10 0,9-2,8

0,04-0,12 0,9-2,5

0,4(0,6)-0,6(0,9)

0,03-0,1 0,8-2,7

0,11-0,14 2,2-3,0

0,19-0,34 4,0-7,0

Не встречается

Сильнозасоленные

0,3-0,7

0,1-0,25 3,0-7,0

0,06-0,13 1,2-2,8

0,4-0,8

0,10-0,23 2,8-6,5

0,12-0,26 2,5-5,5

0,6(0,9)-0,9(1,4)

0,1-0,23 2,7-6,4

0,14-0,22 3,0-4,5

0,34-0,48 7,0-10,0

Не встречается

Солончаки

0,7

0,25 7,0

0,13 2,8

0,8

0,23 6,5

0,26 5,5

0,9(1,4)

0,23 6,4

0,22 4,5

0,48 10,0

1,7

0,20 5,5

0,48 10,0

1,06 22,0

Продолжение таблицы 15

Тип соления Сте пень засоления

Содово-сульфатный Cl-:SO42- 1; HCO3-:SO42-1; HCO3-Ca2++Mg2+; Na+Mg2+; Na+Ca2+

Хлоридно-содовый Cl-:SO42-1; HCO3-:Cl1; HCO3-Ca2++Mg2+; Na+Mg2+; Na+Ca2+

Сульфатно-содовый Cl-:SO42- 1; HCO3-:SO42-1 HCO3-Ca2++Mg2+; Na+Mg2+; Na+Ca2+

Сульфатно-хлоридно-гидрокарбонатный HCO3-Cl; HCO3SO42; Na+Ca2+; Na+Mg2+; HCO3-Na+

Сумма солей

SO42-

CO32-

HCO3-

Сумма солей

Cl-

CO32-

HCO3-

Сумма солей

SO42-

CO32-

HCO3-

Сумма со- лей

SO42-

Cl-

HCO3-

Незасоленные

Не встречается

0,1

0,01 0,3

0,001 0,03

0,08 1,4

0,15

0,02 0,5

0,001 0,03

0,08 1,0

0,2

0,04 0,9

0,01 0,3

0,08 1,4

Слабо- засоленные

Не встречается

0,1-0,2

0,01-0,02 0,3-0,7

0,001-0,002 0,03-0,07

0,08 1,4

0,15-0,25

0,02-0,07 0,5-1,4

0,001-0,002 0,03-0,08

0,08 1,4

0,2-0,4

0,10 2,0

0,03 1,0

0,12 2,0

Средне- засоленные

0,25-0,4

0,08-0,12 1,7-2,5

0,001-0,006 0,03-0,2

0,08-0,12 1,4-2,0

0,2-0,3

0,07 2,0

0,002-0,006 0,07-0,2

0,08-0,12 1,4-2,0

0,25-0,4

0,1 2,0

0,002-0,009 0,08-0,3

0,08-0,15 1,4-2,5

0,4-0,5

0,10 2,0

0,07 2,0

0,15 2,4

Сильно- засоленные

0,4-0,6

0,12-0,19 2,5-4,0

0,006-0,001 0,2-0,5

0,12-0,21 2,0-3,5

0,3-0,5

0,10 3,0

0,006-0,01 0,2-0,4

0,12-0,18 2,0-3,0

0,4-0,6

0,14 3,0

0,009-0,015 0,3-0,5

0,15-0,21 2,5-3,5

Не встречается

Солончаки

0,6

0,19 4,0

0,01 0,5

0,21 3,50

0,5

0,10 3,0

0,01 0,4

0,18 3,0

0,6

0,14 3,0

0,015 0,5

0,21 3,5

Не встречается

Продолжение таблицы 15

Тип засоления Степень засоления

Сульфатный Cl:SO42-0.2

Содово-хлоридный Cl:SO421; HCO3-:Cl1; HCO3-Ca2++Mg2+; Na+Mg2+; Na+Ca2+

С малым содержанием гипса

С повышенным содержанием гипса

Сумма солей

Cl-

CO32-

HCO3-

Сумма солей

Cl-

SO42-

Сумма солей

Cl-

SO42-

Токсичное

Общее

Токсичное

Общее

Незасоленные

0.30(1.0)

0,01 0,3

0,08 1,7

0,16(0,68) 3,4(14,0)

1,0

0,01 0,3

0,08 1,7

0,68 14,0

Не встречается

Слабозасоленные

0.3(1.0)-0.4(1.1)

0,02 0,6

0,08-0,14 1,7-3,0

0,16(0,68)-0,19(0,74) 3,4(14)-4,0(15,5)

1,0-1,2

0,02 0,6

0,08-0,14 1,7-3,0

0,68-0,82 14,0-17,0

Не встречается

Среднезасоленные

0.4(1.1)-0.8(1.4)

0,07 2,0

0,14-0,34 3,0-7,0

0,19(0,74)-0,48(0,9) 4,0(15,5)-1,0(19,0)

1,2-1,5

0,07 2,0

0,14-0,34 3,0-7,0

0,82-0,96 17-20

Не встречается

Сильнозасоленные

0.8(1.4)-1.2(2.0)

0,12 3,5

0,34-0,86 7,0-18,0

0,48(0,91)-0,86(1,44) 10(19)-18(30)

1,5-2,0

0,12 3,5

0,34-0,86 7,0-18,0

0,96-1,44 20-30

0,2-0,5

0,05-0,11 1,5-3,1

0,001-0,01 0,03-0,4

0,08-0,18 1,4-3,0

Солончаки

1.2(2.0)

0,12 3,5

0,88 18,0

0,86(1,44) 18(30)

2,0

0,12 3,5

0,86 18

1,44 3,0

0,5

0,11 3,1

0,01 0,4

0,18 3,0

Рассмотрим теперь порядок расчета количества токсичных солей и определим степень и тип засоления каштановой слабосолонцеватой почвы на глубине 0-10 см и 110-120 см, используя данные таблицы 16

Таблица 16. Состав водной вытяжки из каштановой слабосолонцеватой почвы (числитель – %, знаменатель – мг-экв на 100 г почвы)

Глубина, см	Сухой остаток, %	HCO3-	Cl-	SO42-	Ca2+	Mg2+	Na+
0-10	0,088	0,04 0,66	нет	0,014 0,29	0,01 0,5	0,005 0,41	0,002 0,04
30-40	0,096	0,048 0,79	0,003 0,09	0,009 0,19	0,011 0,55	0,005 0,41	0,002 0,11
70-80	0,4	0,046 0,75	0,157 4,42	0,051 1,06	0,014 0,7	0,018 1,48	0,093 4,05
110-120	0,76	0,039 0,64	0,203 5,72	0,224 4,67	0,021 1,05	0,03 2,46	0,173 7,52
150-160	1,962	0,022 0,36	0,186 5,24	1,063 22,15	0,25 12,5	0,079 6,48	0,201 8,77
190-200	1,52	0,026 0,43	0,131 3,69	0,831 17,31	0,173 8,65	0,059 4,84	0,182 7,94

Пример расчета токсичных и нетоксичных солей.

Анализ водной вытяжки не обнаружил ионов СО₃^2- ни в одном из горизонтов, поэтому в расчетах они не учитываются.

Глубина 0-10 см.

НСО₃^--ионы. Их количество составляет 0,66 мг-экв. В первую очередь они связываются с Са²⁺.

0,5 мг-экв Са²⁺ + 0,5 мг-экв НСО₃^- = 0,5 мг-экв Са(НСО₃)₂

Сразу осуществляем перевод в проценты:

Са²⁺ – 0,5 ^. 0,02 = 0,01%. НСО₃^- – 0,5 ^. 0,061 = 0,031%

Таким образом, содержание нетоксичной соли Са(НСО₃)₂ составляет 0,5 мг-экв или 0,041% на 100 г почвы. Свободными остается 0,16 мг-экв НСО₃ (0,66-0,5). Так как общее содержание ионов НСО₃^- < 1,4 мг-экв, их количество оставшееся после связывания с Са²⁺ связывается с магнием.

0,16 мг-экв НСО₃^- + 0,16 мг-экв Mg⁺² = 0,16 мг-экв Mg(НСО₃)₂

Переводим в проценты:

НСО₃^- – 0,16 ^. 0,061 = 0,0098%. Mg²⁺ – 0,16 ^. 0,0122 = 0,00195%. Содержание токсичной соли Mg(НСО₃)₂ составляет 0,16 мг-экв или 0,012%.

После проведенных вычислений свободными остались 0,25 мг-экв Mg²⁺ (0,41-0,16), 0,04 мг-экв Na⁺ и 0,29 мг-экв SO₄^2-, образующих токсичные сульфаты Na₂SO₄ и MgSO₄ .

0,04 мг-экв Na⁺ + 0,04 мг-экв SO₄^2- = 0,04 мг-экв Na₂SO₄

0,25 мг-экв Mg²⁺+ 0,25 мг-экв SO₄^2- = 0,25 мг-экв Mg SO₄

или в процентах:

Na⁺ – 0,04 ^. 0,023 = 0,0009%. SO₄^2– – 0,04 ^. 0,048 = 0,0019%. Содержание соли Na₂SO₄ составило 0,0028%.

Mg²⁺ – 0,25 ^. 0,0122 = 0,0031. SO₄^2– – 0,25 ^. 0,048 = 0,012%. Содержание соли MgSO₄ составило 0,015%.

Итак, подведем итог:

Нетоксичные соли %/мг-экв Сумма, %

Са(НСО₃)₂ 0,041/0,5 0,041

Токсичные соли

Mg(НСО₃)₂ 0,012/0,16

Na₂SO₄ 0,0028/0,04 0,030

MgSO₄ 0,015/0,25

Исходя из общего содержания токсичных солей, по таблице 15 можно заключить, что данный горизонт является незасоленным.

Аналогичным образом проводим расчеты для другого слоя.

Глубина 110-120 см.

Общее содержание ионов НСО₃^- составляет 0,64 мг-экв, Са²⁺ - 1,05 мг-экв, следовательно содержание нетоксичной соли Са(НСО₃)₂ равно:

0,64 мг-экв НСО₃^- + 0,64 мг-экв Са²⁺ = 0,64 мг-экв или в процентах: НСО₃^- – 0,64 ^. 0,061 = 0,039%, Са²⁺ – 0,64 ^. 0,02 = 0,013%. Содержание нетоксичной соли Са(НСО₃)₂ оказалось равным 0,64 мг-экв или 0,052%.

Ионы НСО₃^- израсходованы полностью и, следовательно, в состав токсичных солей они не входят. Кроме этого свободными остались еще 0,41 мг-экв ионов Са²⁺ (1,05-0,64) которые связываются с ионами SO₄^2– в другую нетоксичную соль – СаSO₄.

0,41 мг-экв Са²⁺ + 0,41 мг-экв SO₄^2– = 0,41 мг-экв СаSO₄, или в процентах: Са²⁺ - 0,41 ^. 0,02 = 0,0082%. SO₄^2– - 0,41 ^. 0,048 = 0,0197%. Содержание нетоксичной соли СаSO₄ составило 0,41 мг-экв или 0,028%.

Оставшееся количество иона SO₄^2– – 4,26 мг-экв (4,67-0,41) входит в состав токсичной соли – Na₂SO₄.

4,26 мг-экв SO₄^2– + 4,26 мг-экв Na⁺ = 4,26 мг-экв Na₂SO₄, или в процентах: SO₄^2– – 4,26 ^. 0,048 = 0,2045%. Na⁺ – 4,26 ^. 0,023 = 0,098%. Содержание токсичной соли Na₂SO₄ составило 4,26 мг-экв или 0,303%. Ионы SO₄^2– все израсходованы, следовательно, токсичная соль MgSO₄ в этом горизонте отсутствует.

После проведенных вычислений свободными остались 3,26 мг-экв Na⁺ (7,52-4,26), 2,46 мг-экв Mg²⁺ и 5,72 мг-экв Cl^-, образующих токсичные хлориды натрия и магния:

NaCl – 3,26 мг-экв Na⁺ + 3,26 мг-экв Cl = 3,26 мг-экв NaCl или в процентах:

Na⁺ – 3,26 ^. 0,023 = 0,075%. Cl^- – 3,26 ^. 0,0355 = 0,1157%. Содержание токсичной соли NaCl составило 3,26 мг-экв или 0,191%.

MgCl₂ – 2,46 мг-экв Mg²⁺ + 2,46 мг-экв Cl^- = 2,46 мг-экв MgCl₂ или в процентах: Mg²⁺ – 2,46 ^. 0,0122 = 0,03%, Cl^- – 2,46 ^. 0,0355 =0,087%. Содержание токсичной соли MgCl₂ составило 2,46 мг-экв или 0,117%.

Подведем итог вычислений

Нетоксичные соли % / мг-экв Сумма, %

Са(НСО₃)₂ 0,052/0,64

0,08

СаSO₄ 0,028/0,41

Токсичные соли

Na₂SO₄ 0,303/4,26

NaCl 0,191/3,26 0,611

MgCl₂ 0,117/2,46

Итак, содержание токсичных солей оказалось равным 0,611%, что довольно существенно.

Теперь, прежде чем установить степень засоления почвы, нужно определить тип засоления. Для этого находятся величины отношений доминирующих анионов, в данном случае Cl^- и SO₄^2–.

Cl^- : SO₄^2– = 5,72 : 4,26 = 1,34

Согласно таблице 15 в данном горизонте наблюдается сульфатно-хлоридный тип засоления, степень засоления – сильная.

Подобным образом проводятся расчеты для других горизонтов почвенного профиля или расчетного слоя (0-50 см, 0-100 см и т.д.). В последнем случае используют средневзвешенное значение содержания ионов в анализируемом слое. Пример расчетов приведен в таблице 21.

Полученные результаты оформляются в виде таблицы, пример которой применительно к приведенным выше расчетам приводится ниже.

Таблица 17. Содержание токсичных и нетоксичных ионов в каштановой слабосолонцеватой почве (числитель - % от массы почвы; знаменатель - мг-экв/100 г почвы).

Глубина образца, см	Ионы	Сумма ионов	НСО3-	Cl-	SO42-	Ca2+	Mg2+	Na+
0-10	Токсичные	0,030 0,9	0,0098 0,16	Нет	0,014 0,29	нет	0,005 0,41	0,002 0,04
	Нетоксичные	0,041 1,0	0,031 0,5	нет	нет	0,01 0,5	нет	Нет
110-120	Токсичные	0,611 19,96	нет	0,203 5,72	0,2045 4,26	нет	0,03 2,46	0,173 7,52
	Нетоксичные	0,08 2,10	0,039 0,64	нет	0,0197 0,41	0,0212 1,05	нет	Нет