Среди черноземных и каштановых почв в большом количестве пятнами встречаются солонцы. По подсчетам академика Л. И. Прасолова на территории СССР они занимают около 50 млн. га.
В зоне черноземов их имеется около 3 млн. га, в зоне каштановых почв 25—30 млн. га. В черноземной зоне солонцы распространены в Черниговской, Полтавской, Днепропетровской областях УССР, в Центрально-Черноземной полосе (Тамбовская, Воронежская области), в Поволжье (Куйбышевская, часть Саратовской и Сталинградской областей), в Западно-Сибирской низменности (Челябинская, Курганская, Омская, Новосибирская области).
В зоне каштановых почв наибольшие площади солонцов находятся в Казахстане, Нижнем Поволжье, в Южной Украине и Ростовской области.
В вертикальном разрезе солонцы имеют такое строение. Верхний слой (горизонт А) имеет серую или белесую окраску, обычно распылен, мощность его небольшая. Ниже располагается солонцовый слой (горизонт В). Он очень плотен, при высыхании распадается на глыбы, призмы и столбики; (Цвет его серо-бурый, темно-коричневый или черный. Далее располагается слой, содержащий следы извести, количество которой книзу увеличивается. Под известковым слоем залегает горизонт, содержащий гипс (за исключением содовых солонцов).
Солонцовый (В) горизонт этих почв в сухом состоянии необычайно плотен, при увлажнении сильно разбухает и почти не пропускает воду. Поэтому солонцы трудно поддаются обработке, а застой на них воды весной задерживает посев сельскохозяйственных культур. После выпадения осадков на поверхности солонцов обрадуется плотная корка, Которая затрудняет появление всходов, ослабляет и без того затрудненный газообмен в этих почвах. Солонцовый горизонт трудно проницаем для корней культурных растений. При высыхании он растрескивается, вызывая обрыв корней.
Нередко легкорастворимые соли в нижних горизонтах солонцов достигают токсичной для растений концентрации. В содовых солонцах повышенная щелочность также вредна растениям.
Степень проявления указанных солонцовых свойств зависит от количества поглощенного натрия. При наличии натрия до 10% от емкости поглощения почвы называют несолонцеватыми, от 10 до 15% — слабосолонцеватыми, от 15 до 20% — солонцеватыми и свыше 20—30% — солонцами.
Среди степных солонцов различают корковые, средне-столбчатые, глубокостолбчатые и остепняющиеся. В корковых солонцах солонцовый слой выражен наиболее ярко, он начинается с глубины не более 2—6 см; близко к поверхности залегает и соленосный слой. В среднестолбчатых солонцах с поверхности залегает бедный коллоидами, распыленный слой, солонцовый горизонт начинается с глубины 6—15 см. Соленосный слой сдвинут ниже. У глубокостолбчатых солонцов верхний выщелоченный горизонт достигает 15 см и более, а солонцовый и солевой горизонты смещены еще ниже. Соли часто располагаются ниже корнеобитаемого слоя. Остепняющиеся солонцы находятся в стадии завершения рассоления: у них часть обменного натрия уже замещена кальцием и магнием, но еще частично сохранился уплотненный слой.
Улучшение солонцов связано с удалением из них поглощенного натрия и замещением его кальцием, разрушением уплотненного горизонта, нейтрализацией образующейся соды, вымыванием легкорастворимых солей за пределы корнеобитаемого слоя, ослаблением или ликвидацией подтока засоленных грунтовых вод к поверхности почвы.
Наиболее сложно улучшение луговых и особенно содовых солонцов, более легко эта задача разрешается на глубокостолбчатых и остепняющихся солонцах.
Принципы мелиорации солонцов строятся на сочетании внесения в почву гипса, органических веществ и глубокой обработки.
При неглубоком залегании гипсоносаого слоя (40—45 см) гипсование почвы можно осуществить путем перемешивания гипсоносного слоя с солонцовым горизонтом в процессе вспашки.
В степных солонцах несодового засоления для замещения натрия может быть использован и углекислый кальций, обычно залегающий под солонцовым горизонтом, несколько выше гипсоносного слоя.
Кальций гипса или извести при растворении вытесняет поглощенный натрий.
Внесение органического вещества усиливает жизнедеятельность микроорганизмов, в результате чего в почве образуется много углекислоты, которая способствует растворению извести. Органическое вещество, преобразуемое микроорганизмами в перегной, способствует вместе с катионом кальция образованию структуры почвы.
Глубокая обработка почвы разрушает солонцовый горизонт, делает почву более рыхлой, что вместе с улучшением структуры увеличивает водопроницаемость почвы, ослабляет капиллярное поднятие воды; это способствует вымыванию вытесненного натрия в более глубокие горизонты, уменьшает подток минерализованных грунтовых вод к поверхности, т. е. предотвращает возможность повторного засоления.
Обогащение почвы органическим веществом может достигаться внесением в почву навоза, посевом и запашкой зеленых удобрений, посевом многолетних трав.
Удаление легкорастворимых солей при глубоком залегании грунтовых вод обеспечивается в условиях орошения промывными поливами, а в неорошаемом земледелии — путем снегозадержания и одно-, двухлетним парованием.
При неглубоком залегании засоленных грунтовых вод необходимо снижение их уровня путем дренажа.
Конкретные методы улучшения солонцов зависят от особенностей последних. Поэтому прежде чем решать вопрос о способах мелиорации солонцов, необходимо провести тщательное почвенное обследование. Это дает возможность установить тип солонца, глубину залегания углекислого кальция, гипса, глубину залегания соленосного горизонта и уровня грунтовых вод.
На луговых солонцах, вследствие глубокого залегания солей кальция, внесение гипса является обязательным; на степных корковых, средне- и глубокостолбчатых солонцах, если гипсоносный или известковый слой залегает неглубоко и вспашкой может быть перемешан с солонцовым горизонтом, вносить гипс не обязательно. Глубокая вспашка и внесение органических удобрений являются, как правило, неотъемлемыми элементами улучшения всех видов солонцов. Однако степень углубления вспашки, ее способ могут видоизменяться. Могут быть различными и способы обогащения почвы органическим веществом.
Глубина вспашки должна изменяться с учетом мощности гумусового горизонта, глубины залегания солонцового слоя и солей кальция. По данным И. Н. Антипова-Каратаева, на солонцах каштановой и бурой почвенных зон Поволжья и Казахстана известь залегает на глубине 25—30 см, на солонцах черноземной зоны Западной Сибири — на глубине 30—35 см. Глубина вспашки устанавливается с таким расчетом, чтобы захватывать 3—5 см слоя, содержащего известь, и рыхлить нижележащий горизонт на 15—20 см.
В подзоне светло-каштановых почв с небольшим гумусовым слоем и малым содержанием гумуса глубина вспашки солонцов не должна превышать 25—30 см, с дополнительным рыхлением дна борозды почвоуглубителем на 10—15 см. На темно-каштановых и каштановых почвах применима вспашка на 30—35 см с почвоуглублением на 15—20 см. Однако еще лучшие результаты дает ярусная вспашка, при которой верхний слой остается на месте, а солонцовый и известковый (или гипсоносный) разрыхляются и смешиваются.
На солонцах черноземной зоны, имеющих уплотненный слой, но содержащих незначительное количество поглощенного натрия, положительные результаты может давать глубокая безотвальная вспашка по методу Т. С. Мальцева.
Во всех случаях улучшение солонцов лучше всего проводить в паровом клину. В процессе парования имеется достаточное время для взаимодействия внесенного гипса или припаханного гипсоносного и известкового слоя с солонцовым слоем, результатом чего будет вытеснение поглощенного натрия кальцием. Этому также будут способствовать летние обработки пара дисковым лущильником и повышенная влажность его.
В богарных условиях Зоны каштановых почв для лучшего удаления вытесненного натрия и других легкорастворимых солей при сильном засолении целесообразно применять двухлетнее парование с посевом на пару во второй год кулисных растений для снегозадержания. Чтобы закрепить результаты улучшения физических свойств почвы, достигнутые в результате глубокой вспашки на пару, целесообразно высевать озимые или яровые зерновые с подсевом многолетних трав (житняк, люцерна).
Вспашка пара проводится осенью или весной. После просыхания глыб поле дискуется для лучшего перемешивания почвы на глубину 10—12 см. Дискование в течение лета может быть повторено.
Если лето сухое и осенью трудно получить всходы озимой культуры и трав, то поле оставляется под весенний посев.
В тех случаях, когда для улучшения солонцов применяется гипс, его дозу обычно делят пополам — одну часть «носят до вспашки, другую — после вспашки, но до боронования. Гипс вносится не сплошь, а только на пятна солонцов; на гектар его требуется от 5 до 10 т. Навоз вносится под основную вспашку.
На черноземных солонцах при глубоком залегании кальциеносного слоя рекомендуется проводить глубокую безотвальную вспашку пара с последующим землеванием солонцовых пятен. Для этого производится переброска черноземной почвы на пятна солонцов с соседних участков конной или тракторной скреперной лопатой с расчетом покрыть солонец слоем толщиной в 3—5 см и больше.
После уборки культуры поле распахивается и этот слой заделывается на дно борозды и идет на улучшение подпахотного горизонта, а вывернутый на поверхность солонцовый слой улучшается повторным землеванием. При наличии солонцовых пятен до 10% от общей площади на землевание затрачивается примерно три человеко-дня и три коне-дня на гектар. Влияние гипсования корковых солонцов в одном колхозе Полтавской области прослежено на урожае культур в течение ряда лет. Гипс вносился в 1936 г. в количестве 12 т/га. Гипсование оказало исключительно сильное влияние на урожай культур. Положительное действие его в продолжение 12 лет с течением времени не затухало, а даже возрастало.
По данным Оболонского стационара лаборатории почвоведения Украинской Академии наук (Полтавская область), применение органических и минеральных удобрений (навоз, азот и фосфор) в сочетании с гипсованием на корковых солонцах средней части Приднепровья в среднем за 12 лет повышало урожай зерновых культур на 9,1, сахарной свеклы — на 128 ц/га, внесение же одного гипса соответственно на 7,5 и 110 ц/га. Ведущая роль гипса в улучшении солонца здесь сказывается исключительно ярко.
Комплексное воздействие глубины вспашки и внесения гипса на урожай изучалось на различных солонцах каштановой зоны УССР. Опыт закладывался на глубокостолбчатых, корковых и на столбчатых солонцах.
Гипсование на фоне обычной вспашки повышало урожай культур на глубокостолбчатых и столбчатых солонцах — на 48—54%. Вспашка на 30 см без гипсования повышала урожай на 16—57%; дальнейшее углубление до 65 см при проведении его в зяби под ячмень не оправдывало себя, а в пару под озимую пшеницу обеспечивало еще большее повышение урожая. Сочетание глубокой вспашки с гипсованием давало во всех случаях наиболее высокий эффект.
На Скадовской опытной станции в Херсонской области при различной глубине вспашки пара на солонцах получены следующие урожаи озимой пшеницы в ц/га в среднем за два года (1954—1955): при вспашке на 25 см — 6,5, на 30 см—6,9, на 30 см с почвоуглубителем на 15 см — 6,3, на 45 см — 8,9. Лучшие результаты дает плантажная вспашка; сочетание ее с внесением гипса подняло урожай озимой пшеницы до 12 ц/га.
На Сталинградской опытной станции при паровой обработке целинной солонцовой почвы в 1953 г. получены следующие урожаи яровой пшеницы (в ц/га): при вспашке на 20 см — 6,46, на 27 см — 7,3, на 35 см с почвоуглублением на 15 см — 8,1, плантажной на 45 см — 7,58. Лучшие результаты дала вспашка на 35 см с почвоуглублением. На этой же станции выявлено положительное значение ярусной обработки солонцов: в среднем за три года (1953—1955) урожай яровой пшеницы при вспашке на 22 см составил 5,5 ц/га, при ярусной — 7,6 ц/га. Преимущество ярусной обработки было отмечено и на светло-каштановой почве (в комплексе с которой были расположены солонцы) — прибавка за те же годы здесь составила 1,4 ц/га.
Изучение влияния глубины вспашки на урожай на солонцовых почвах Малоузенского опорного пункта (почвенно-агрономическая станция им. Вильямса, Саратовская область) показало, что при паровой обработке лучшие результаты дает вспашка на 35 см с почвоуглублением на 15 см.
В колхозе им. Вильямса Северо-Казахстанской области производилось изучение различных приемов обработки на комплексных почвах, представленных сильносолонцеватым черноземом, корково и среднестолбчатым солонцом и солончаками. Основным фоном является среднестолбчатый солонец хлоридно-сульфатного засоления. Содержание перегноя в горизонте А — 9,66 %, в горизонте В — 5,3 %. Обрабатывалась целина. Пар вспахивался в июне, в августе он снова перепахивался. Для удобрения вносилось: навоза 20 т/га, азота и калия по 60 кг/га действующего начала.
Как показали исследования, углубление пахотного слоя с 12 до 20 см и с дальнейшим почвоуглублением до 30 см в большинстве случаев не давало эффекта даже при применении удобрений. Это объясняется тем, что наверх выворачивался солонцовый слой с большим количеством натрия, что ухудшало условия роста растений. При вспашке на 35 см с почвоуглублением на 10 см урожай всех культур, особенно клевера, повысился, так как в этом случае весь солонцовый слой разрыхлялся, что увеличивало накопление влаги, а содержание поглощенного натрия в пахотном слое уменьшалось.