Засоление почв естественное засоление почв характерно для территорий с аридным кли. Засоленные почвы и солоди

Засолением почвы называют избыточное скопле­ние в корнеобитаемом слое электролитных (растворенных или поглощенных) солей, которые угнетают или губят сельскохо­зяйственные растения, снижают качество и количество урожая.

Естественное засоление почв характерно для территорий с аридным климатом. Оно происходит в результате подтягивания солей к поверхностным слоям почвы из грунтовых вод и коренных отложений при восходящем движении влаги. Влага по мере вертикально восходящего движения испаряется, а содержащаяся в ней соль откладывается на стенках порового пространства почв. Высоким природным засолением обладают почвы пустынь и полупустынь. Больше засолены почвы, образующиеся на коренных породах с высоким природным засолением и при неглубоком (менее 3 м от поверхности земли) залегании грунтовых засоленных вод

Засоление почв происходит на той стадии орошения, когда соленые грунтовые воды поднимаются на глубину 1–3 м от поверхности земли и транспирация растительностью и испарение приближается к величине испарения с открытой поверхности воды (в аридных районах оно достигает 1000- 1500 мм в год). При минерализации таких вод 2-3 г/дм3 в верхний слой почвы за лето привносится около 20 т/га солей.

Степень вредности главнейших воднорастворимых солей для растений (по Л. П. Розову) представлена в следующей таблице:

Таблица 14

Все соли, расположенные выше черты, вредны для растений. Размеры вредного содержания солей в почве зависят от вида и возраста растений, свойств почвы и количества влаги в почве, т. е. от концентрации почвенного раствора, интенсивности испарения влаги почвой, сочетания солей и др. Поэтому в разных условиях размеры вредного содержания солей и степень солеустойчивости одного и того же растения различны.

Таблица 15

Основные соли, участвующие в засолении почв

Вредное действие солей на растения очень сильно зависит от концентрации их в поч­венном растворе, а так же от вида самого растения. Все растения можно разделить на 3 группы: неустойчивые, среднеустойчивые, устойчивые

Таблица 16

Агрономическая солеустойчивость растений

Выносливость различных растений к содержанию солей в почве можно ориентировочно характеризовать цифрами, приведенными в таблице.

Таблица 17

Данные таблицы относятся к смеси хлористых и сернокислых солей в верхнем 1,5 метровом слое почвы. При наличии соды все цифры должны быть снижены, так как содержание соды допустимо в количестве не больше 0,0005%.

Способность растений переносить то или иное количество растворимых солей зависит от почвенных и климатических условий; она уменьшается на тяжелых глинистых и суглинистых почвах и в сухих и жарких условиях и увеличивается на легких песчаных и супесчаных почвах и во влажных условиях: органическое вещество в почве увеличивает устойчивость растений к солям.

Вредное действие солей на растения очень сильно зависит от концентрации их в поч­венном растворе.

Для обоснования мелиораций и выбора мелиоративных приемов учитываются:

1. Свойства почв – содержание обменного натрия, степень засоления, солевой баланс почв, глубина залегания карбонатов кальция и гипса, уровень и минерализация грунтовых вод.

2. Климатические условия – количество выпадающих осадков.

3. Специфика сельскохозяйственного использования – пашня, сенокос, пастбище, садовый или плодовый участок.

Способы удаления солей из профиля засоленных почв

Механический способ удаления солей – сгребание солевой корки солончаков или сильнозасоленных почв тракторными скребками с последующей ее транспортировкой за пределы орошаемого массива. Он применяется в основном на сильнозасоленных почвах перед промывками, что способствует сокращению расхода промывных вод на рассоление.

Промывка почвы – комплекс мероприятий, обеспечивающий снижение избыточной концентрации токсичных солей в почве до допустимого для сельскохозяйственных культур предела, путем подачи на поверхность почвы воды и удаления раствора солей за счет дренажа за пределы промывной территории. Промывка заключается в заполнении порового пространства промывной водой для последующего удаления легкорастворимых солей за пределы почвенного профиля за счет их перевода в почвенный раствор, создание гравитационной или напорной фильтрации, промывной воды. Для промывки почв рассчитывается промывная норма. Она зависит от физико-химических свойств почвы (тип почвы, степень засоления, гидрохимические и фильтрационные свойства).

Промывная норма (нетто) – объем воды, необходимый для удаления избытка токсичных солей из расчетного слоя. Рассчитывается по аналитическим зависимостям или по моделям влагосолепереноса с использованием соответствующих компьютерных программ. Наиболее проста и удобна формула В. Р. Волобуева:

M w НТ= 10000 h П s⋅α′⋅C s

где MwHT – промывная норма; ά – показатель солеотдачи; hПs – расчетная глубина легкорастворимых солей при полном насыщении порового пространства почвы, г/л, (%); Сs*доп – допустимая концентрация почвенного раствора, г/л, (%).

Значение параметра ά меняется в зависимости от гранулометрического состава и типа засоления: суглинистые почвы ά = 0,92–1,98; тяжелосуглинистые почвы ά = 1,22–1,78; глинистые почвы ά = 1,80–3,30. Большие значения характерны для сульфатного типа засоления.

Капитальные промывки являются единовременным мелиоративным мероприятием по рассолению почв на расчетную глубину.

Эксплуатационные промывки являются периодическим мелиоративным мероприятием для регулирования водно-солевого режима почв.

Поверхностная промывка – удаление солей из корнеобитаемых горизонтов тяжелых почв с низкой водопроницаемостью, высокой влагоемкостью и высоким содержанием солей

Сквозная промывка всей толщи горизонтов почвенного профиля обеспечивает вынос водорастворимых солей в грунтовый поток и их удаление естественным или искусственным дре- нажем за пределы орошаемого массива. При сквозной промывке возможно опреснение не только почвенной толщи, почвообразующих и подстилающих пород, но и поверхностных слоев грунтовых вод. Поэтому только сквозные промывки на фоне горизонтального, вертикального или комбинированного дренажа могут обеспечить создание условий, исключающих повторное засоление почв

Запашка солей применяется на слабозасоленных почвах, когда нижние горизонты свободны от солей, а их незначительно повышенные концентрации сосредоточены в поверхностных горизонтах профиля. Перепашка при относительно мощном гумусном горизонте создает условия для равномерного разбавления солей в мелкоземе пахотного горизонта до уровня концентраций, не препятствующих нормальному росту и развитию сельскохозяйственных растений.

Электромелиорация – действие постоянного электрического тока на почву. Результаты применения электромелиорации: рассоление, трансформация солевого состава в сторону улучшения его с мелиоративной точки зрения, уменьшение сильнотоксичных компонентов, усиливаются процессы микро- и макроагрегации. При электромелиорации значительно сокращаются промывные нормы воды, процесс почвообразования изменяется в сторону зонального типа, повышается уровень плодородия почв и продуктивность растений

При пропускании тока через водонасыщенную почву или грунт происходят электролиз, электроосмос и электрофорез.

При электролизе влажных почв около электродов и в межэлектродном пространстве происходят сложные электрохимические процессы, в результате которых изменяется твердая фаза почвы. Подщелачивание у катода и подкисление у анода увели- чивает растворимость многих соединений.

Электроосмос – движение воды в направлении катода при действии постоянного электрического тока. Применяется для дренажа почвогрунтов при закладке фундаментов для сооружений.

Электрофорез – перенос мелких иловатых частиц в направлении электродов.

Термический пар – улучшение физических свойств солонцеватого горизонта под действием солнечной радиации. В результате отвальной вспашки солонцовый горизонт выворачивается на поверхность, по возможности разрыхляется и в течение жаркого летнего периода подвергается воздействию солнца и ветра. Происходит дегидратация и необратимая коагуляция почвенных коллоидов, в результате чего улучшаются физические свойства солонцового горизонта. Термический пар применим для улучшения свойств солонцеватых почв и солонцов сухостепной и полупустынной зон только при малом количестве осадков, высоких и резко колеблющихся температурах.

Глубокое мелиоративное рыхление – глубокое мелиоративное безотвальное рыхление солонцов и солонцеватых почв, особенно после внесения гипса.

В результате глубокого рыхления в почве происходят следующие изменения:

а) разрушается уплотненный солонцовый горизонт, создается мощный корнеобитаемый пахотный слой;

б) в пахотный слой переходят кальциевые соли самой почвы;

в) улучшаются водно-физические свойства почвы, увеличивается запас воды в почве, и удаляются вредные соли, образовавшиеся в результате реакции обмена.

Фитомелиорация – использование растений для рассоления почв. Ее целесообразно использовать совместно с агротехническими и инженерными приемами улучшения мелиоративного состояния низкоплодородных почв.

Землевание – искусственное создание мощного 6–20 см плодородного пахотного горизонта на поверхности солонца или сильносолонцовой почвы путем наслаивания богатой обменным кальцием и органическим веществом черноземной почвы на солонец. В этом случае внесенный активный кальций чернозема активно вытесняет обменный натрий из солонца и погашает его токсичность. Землевание сопровождается внесением удобрений, особенно органических, посевом сидератов и другими мероприятиями.

Самомелиораци я – это перемешивание с помощью плантажной вспашки гипсовых и карбонатных горизонтов; рассолонцевание на глубину, на которую происходит промачивание. Приемы, ускоряюе самомелиорацию почвы: промывание почвы, искусственное орошение, улучшение дренажа, хорошая обработка почвы, внесение рыхлящих веществ (навоза, соломы, торфа, компоста и др.); увеличение концентрации кальция в почвенном растворе (внесение гипса, суперфосфата, известковой селитры); повышение растворимости углекислого кальция в карбонатном солонце; возделывание растений на солонцах.

Химическая мелиорация – деятельность, обеспечивающая целенаправленное улучшение агрохимических и воднофизических свойств, а также пищевого режима почв. В результате происходит коренное улучшение химического состава и структуры почв, повышение их плодородия, предотвращение или ослабление негативных последствий интенсификации агро- номического производства на основе применения мелиорантов, орошения и осушения, приводящих к негативным последствиям. Химическая мелиорация направлена на регулирование реакции почвенной среды, ее кислотности и щелочности, оструктуривания почвы.

При химической мелиорации почв изменяются: солевой и микроагрегатный состав почв, гумусное состояние, ионообменные и коллоидно-химические свойства.

Химические мелиоранты – химические вещества, применяемые для улучшения качества и свойств почвы. В качестве химических мелиорантов могут использоваться:

а) химические вещества для регулирования кислотности, щелочности почвы, ее оструктуривания и обогащения элемента- ми питания растений;

б) химические вещества, применяемые для уменьшения плотности и соленакопления, повышения водопроницаемости почвы, стабилизации гумуса и борьбы с эрозией;

в) химические препараты специального назначения (синтетические продукты или химически измененные природные материалы).

Приемы мелиорации

Известкование – применяется на кислых почвах с применением извести, доломитовой муки, сланцевой золы, цементной пыли, известкового туфа, сапропеля, озерной извести

Гипсование – вытеснение поглощенного натрия кальцием гипса или иного кальцийсодержащего соединения как наиболее благоприятным для жизни растений поглощенным катионом.

почваNa2 + CaSO4 → почваCa + Na2SO4

Гипсование применяется в основном на почвах с глубоким залеганием карбонатов и сульфатов кальция (ниже 0,4 м).

В качестве мелиорантов используют гипс, фосфогипс, естественные гипсовые породы (например, гажу). Положительный мелиоративный эффект дает внесение в почву органического вещества, железного купороса, серы и других соединений, способных при биохимическом окислении образовывать серную кислоту.

Гипсование должно сопровождаться удалением из почвы продуктов обмена (Na2SO4) путем хорошего увлажнения и дренированности, что лучше всего осуществляется при мелиорации солонцов в условиях орошения.

Кислование – внесение кислых химических веществ (серная кислота, сульфат железа, сульфат алюминия, хлористый кальций, фосфогипс).

Реакция взаимодействия карбонатного солонца с серной кислотой идет по схеме:

H2SO4 + CaCO3 → H2CO3 + CaSO4.

Образовавшийся гипс, в свою очередь, вытесняет обменный натрий по схеме:

Почва Na2 + CaSO4 → почва Ca + Na2SO4

Внесение тонкоизмельченной серы, которая окисляется серобактериями до серной кислоты, по схеме:

S + 3O + H2O → H2SO4

Затем серная кислота реагирует с карбонатами, образуя гипс, согласно вышеприведенной схеме.

Почвоукрепительные агрохимические мелиорации – мероприятия, направленные на уменьшение плотности почв и соленакопления, повышения водоотдачи и водопроницаемости, стабилизации почвенной структуры, закрепления гумуса, и снижения проблемы эрозии. Наиболее распространенные мелиоранты: жидкий аммиак, мочевиноформальдегидные конденсаты, поли- комплексы, ПАВ.

Удобрительные мелиорации – направлены на повышение гумусного состояния почвы, улучшение водно-воздушного ре- жимов почв. В качестве мелиорантов используют: навоз, птичий помет, зеленую массу растений, торф, сапропель, отходы деревообрабатывающей, гидролизной, пищевой, биохимической и других видов промышленности.

Фосфоритование почв – внесение заправочных доз удобрений, содержащих фосфор в усвояемой растениями форме (суперфосфат, термофосфат, фосфорная мука).

Промывка засоленных почв

Удаление избыточных солей на сильнозасоленных почвах производится путем промывки этих почв, т. е. растворения водой содержащихся в активном слое почвы солей и удаления (вымыва) их из этого слоя в нижние гори­зонты – при глубоком залегании грунтовых вод, или же в дрены и водоприемники – при близком залегании грунтовых вод и слабом оттоке их.

Эффективность промывки засоленных почв зависит от физических свойств их и от степени солонцеватости почв, т. е. соотношения в составе их растворимых солей ионов Са и Na. Засоленные почвы с преобладанием ионов Са (солончаковые) могут быть промыты от содержащихся в них солей сравнительно легко, если только почвы достаточно водопроницаемы. Солон­цеватые почвы с преобладанием ионов Na не могут быть улучшены одной промывкой и требуют предварительной химизации их, чтобы заместить поглощенный Na кальцием, получить при этом продукт обмена (Nа 2 SO 4 и др.), который может быть вымыт; иначе почва будет содержать поглощен­ный Nа и иметь щелочную реакцию и неблагоприятные физические свой­ства. Промывка засоленных почв без химизации может применяться на почвах, содержащих не больше 10% поглощенного Nа. При промывке нужно возможно более полное удаление поглощенного Nа.

Деградация почв в результате засоления в широком смысле представляет собой процесс избыточного накопления водорастворимых солей, включая и накопление в почвенном поглощающем комплексе ионов натрия и магния. Различают:
– собственно засоление почв - избыточное накопление водорастворимых солей и возможное изменение реакции среды вследствие изменения их катионно-анионного состава;
– осолонцевание - приобретение почвой специфических морфологических и других свойств, обусловленное вхождением ионов натрия и магния в почвенный поглощающий комплекс, что рассматривается как самостоятельный процесс неблагоприятных изменений почв засоленного ряда.

Засоление почв оценивается: по глубине расположения верхней границы солевого горизонта; по составу солей (химизму засоления); по степени засоления; по процентному участию засоленных почв в почвенном контуре.
По глубине верхней границы солевого горизонта выделяются: засоленные почвы, содержащие соли в верхнем метровом слое почвенного профиля и глубоко засоленные - верхние границы засоленного горизонта расположены во втором метре. Потенциально засоленные содержат легкорастворимые соли на глубине 2–5 м, то есть в почвообразующих и подстилающих породах.

По составу солей (химизму) почвы делятся на преимущественно хлоридные, преимущественно сульфатные и содовые (с участием или преобладанием гидрокарбонатов или карбонатов натрия). Наиболее токсичным является содовое засоление.

По процентному участию засоленных почв выделяются территории: с преобладанием засоленных почв (площадь засоленных почв составляет более 50 % площади контура); с высоким участием засоленных почв (50–20 %); с участием (20–5 %) засоленных почв; с локальным проявлением засоленных почв (менее 5 %).
По условиям формирования и генезису засоленные почвы делятся на первично (природно) засоленные и вторично (антропогенно) засоленные.

К природным факторам, определяющим развитие первичного засоления почв, относятся: климат, рельеф, дренированность территории, засоленность почвообразующих и подстилающих пород и наличие минерализованных грунтовых вод. Климат, как фактор, определяющий развитие процесса засоления, характеризуется преобладанием испарения над осадками. В этих условиях активизируется процесс влаго- и солепереноса и формируется испарительный геохимический барьер, приводящий к процессу соленакопления. Слабая дренированность территории способствует замедлению латеральных ландшафтно-геохимических потоков, подъему уровня грунтовых вод и активизации процессов засоления в аридных, полуаридных и даже полугумидных зонах. Наличие в породах в зоне активного влагообмена легкорастворимых солей способствует формированию засоленных почв. Процессы соленакопления проявляются в почвах и при поступлении солей извне - с минерализованными водами, атмосферными осадками или эоловой пылью.

Все перечисленные выше факторы определяют географию первично засоленных почв территории России. Засоленные почвы развиты здесь преимущественно в зонах пустынь, полупустынь и степей. В более северных природных зонах засоление почв проявляется лишь локально (в Республике Саха (Якутия), на побережье северных морей и т. д.). Засоление здесь связано с выходом на поверхность соленосных пород, либо с поступлением легкорастворимых солей извне.

Вторичное (антропогенное) засоление почв проявляется в результате антропогенного изменения природных почвенно-галогеохимических условий. Развитие вторичного засоления может быть обусловлено: подъемом грунтовых вод на орошаемых и подтопляемых землях, мобилизацией солевых запасов подстилающих пород, поступлением солей с оросительными водами, повышенной минерализацией и рядом других факторов, приводящих к аккумуляции солей в почвах. Вторичное засоление является одним из главных деградационных процессов, определяющих экологическое состояние земель. Наиболее активно вторичное засоление проявляется в зонах развития природного засоления. Например, на Прикаспийской низменности активно идет процесс засоления пастбищ и орошаемых земель.

Во всем мире процессам вторичного засоления и осолонцевания подвержено около 30 % орошаемых земель. Площадь засоленных почв в России составляет 36 млн га (18 % общей площади орошаемых земель). Засоление почв ослабляет их вклад в поддержание биологического круговорота веществ. Исчезают многие виды растительных организмов, появляются новые растения галофиты (солянка и др.). Уменьшается генофонд наземных популяций в связи с ухудшением условий жизни организмов, усиливаются миграционные процессы.

Просмотры: 1234

14.05.2018

К земельным ресурсам, имеющим общехозяйственное значение, принадлежат не только плодородные почвы, которые активно используются в сельском хозяйстве, но и грунты, содержащие вредные для растений легкорастворимые минеральные соли и поэтому малопригодные для выращивания полезных культур. Засоленные почвы составляют около 20% всех освоенных земель в мире. Процесс накопления солей в почвах может происходить как естественным путем (выветривание минералов или поступление веществ из атмосферы), так и искусственным (мелиоративные работы, связанные с орошением или осушением земель).

По уровню концентрации солей, содержащихся в засоленных почвах, различают слабозасоленные (урожайность культур снижается до 25%), среднезасоленные (потери урожайности составляют до 50%), сильнозасоленные (теряется до 75% урожая) и очень сильнозасоленные (100%-ная потеря урожая) грунты. По химическому составу наиболее вредным для растительных организмов является хлоридно-карбонатное засоление (NaHCO 3 , Na 2 CO 3). Наименее опасно для культур накопление сульфатных солей (СаЅО 4 , МgSO 4). Промежуточное положение по степени токсичности для растений занимает хлоридно-сульфатное засоление (МgCl 2 , NaCl, Na 2 ЅО 4). Если почва засолена карбонатными (или содовыми) минеральными соединениями, то реакция почвенного раствора рН может достигать значений 9 – 11. В случае же сульфатного или хлоридного засоления она близка к нейтральной.

Существуют различные методы снижения и регулирования уровня засоленности почв (агротехнические, гидромелиоративные, инженерные). Все они достаточно трудозатратные и дорогостоящие. Поэтому все чаще применяется один из наиболее эффективных и экологически безопасных способов – биомелиорация , которая заключается в совместных севооборотах солеустойчивых культур с растениями-галофитами , способными расти и развиваться в условиях высоких солевых концентраций почвенного раствора (в т. ч. на солонцах и солончаках). Галофиты оказывают рассоляющее действие, затеняя почву и препятствуя, таким образом, потере влаги, а также защищая ее от ветровой эрозии. Кроме того, они предотвращают миграцию солей из нижних почвенных горизонтов в верхние, а способность галофитов образовывать высокорослую, ветвистую надземную фитомассу помогает улучшить гумусный состав засоленных земель, их структуру и одновременно снизить солевую концентрацию плодородного слоя.

Благодаря препятствованию галофитов перемещению солей в верхние слои почвы (эффект зеленой мульчи) происходит потеря до 2 – 3,5 т/га солей. С естественными природными осадками, в т. ч. с таянием снежного покрова, из плодородного слоя удаляются до 2 т/га солей. При урожайности зеленой массы галофита до 10 т/га почва теряет еще 4,5 т/га минеральных соединений, опасных для жизни растений. Таким образом, за один год рассоление почвы достигает или даже превышает 9 т/га. Учитывая, что в верхнем метровом слое сильнозасоленных почв содержится около 36 т/га солей, можно рассчитать приблизительный период биомелиорации участка.

Наиболее перспективными галофитами, представляющими собой полезный источник лекарственного сырья, масличных и высокобелковых энергетических кормов являются: солерос европейский (лат. Salicomia europaea ), сведа дуголистная (лат. Suaeda arcuata ), сведа заостренная (лат. Suaeda acuminata ), сведа приморская (лат. Suaeda maritima ), лебеда белая (лат. Atriplex cana ), лебеда прибрежная (лат. Atripleх litoralis ), климакоптера мясистая (лат. Climacoptera crassa ), млечник приморский (лат. Glaux maritima ), марь белая (лат. Henopodium albium ), солянка калийная (лат. Salsola kali ), бассия иссополистная (лат. Bassia hissopifolia ), ситник Жерара (лат. Juncus gerardi ), кохия веничная (лат. Kochia scoparia ), полынь приморская (лат. Artemisia maritima ), полынь солончаковая (лат. Artemisia halodendron ), солодка уральская (лат. Glycyrrhiza uralensis ), солодка голая (лат. Glycyrrhiza glabra ).

Уже через 2 – 3 года выращивания галофитов на засоленных площадях можно постепенно переходить к их смешанным посевам с кормовыми культурами. Для совместных севооборотов галофитам необходимы растения-компаньоны, отличающиеся высокой солеустойчивостью. Из сельскохозяйственных культур такими свойствами обладают люцерна , ячмень , просо , сорго , джугара , чумиза , суданская трава , подсолнечник , пшеница , свекла , солодка , сахарное сорго , сорта кукурузы с мощной корневой системой и высокорослой надземной частью. И если в первом совместном посеве доля люцерны не должна превышать 30%, то в каждом следующем севообороте она будет постепенно увеличиваться на 20%, пока не достигнет 100%. Таким образом удастся получить площади, полностью занятые кормовыми сельскохозяйственными культурами. Учитывая мелиоративные свойства этих растений, можно будет достичь полного рассоления почв в течение 4 – 5 лет (при средней засоленности участков) или же 6 – 7 лет (при сильной степени засоления).

Восстановление плодородия засоленных территорий с помощью биомелиорантов – очень эффективный и перспективный способ удаления из почвы легкорастворимых минеральных солей, неблагоприятных для культурных растений. Эта технология позволяет повышать продуктивность сельскохозяйственных угодий путем использования новых территорий и получать более высокие показатели урожайности при выращивании продукции на рекультивированных землях.

Одним из лимитирующих факторов сельскохозяйственного производства всегда оставалась влага. А длительная засуха способна вредить не только растениям, но и их месту обитания - почве.

Одним из лимитирующих факторов сельскохозяйственного производства всегда был и остается водный режим. Особенно дефицит влаги ощущается в южных регионах, а вследствие почвенной засухи появляется и новая проблема – засоление. В литературе критическим засолением считается содержание водорастворимых солей в концентрации 1% от веса почвы. Но эта цифра не слишком практична, когда речь заходит о сельскохозяйственном производстве. Большинство культур угнетается уже при содержании солей в концентрации 0,25%, которую и принято считать порогом засоления. Но в некоторых случаях мелиорация необходима при содержании токсичных солей в концентрации всего 0,05% (0,5 кг на тонну грунта). Как вывод, даже зная точное содержание солей в почве, не всегда можно объективно оценить ситуацию.

Как известно, все соли, подобно магниту, состоят из двух противоположно заряженных частиц: катионов и анионов. Логично, что тип засоления почвы зависит от того, каких частиц больше всего в обеих группах. Анионы представляют, как правило, сульфаты и хлориды (сульфатное, хлоридное, хлоридно-сульфатное и сульфатно-хлоридное засоление), а также карбонаты (и гидрокарбонаты). Ко второму полюсу магнита – к катионам, преимущественно, относят: магний, кальций и натрий (содовое засоление). Не зная химического состава солей в почве, провести их мелиорацию невозможно. Видимых различий между этими типами засоления очень мало, поэтому даже эксперт не сможет с точностью диагностировать проблему визуально.
Первопричиной засоления служит водный режим, который зависит, в наших условиях, от «щедрости» двух основных источников влаги в грунтах: атмосферные осадки и поднятие воды с более низких горизонтов по капиллярам. Если уделить меньше внимания мерзлотному, сезонно-мерзлотному режимам, которые встречаются в северных широтах, то останутся еще 7 режимов. Заболоченные местности наглядно демонстрируют застойный режим. Разумеется, такие почвы непригодны для культивирования без предварительного осушения. Не менее характерен для зоны Полесья намывной режим, основная особенность которого – продолжительное затопление при разливе рек.
Чуть ближе к полевым условиям промывной режим. Он вызывается большим количеством осадков, которые заметно превосходят испарения, поэтому излишки влаги уходят в глубокие горизонты, унося за собой легкорастворимые соли, простые органические вещества и вообще все, что отличает бедные грунты Полесья от плодородных черноземов. Но если к промывному режиму добавляется склон, то качество почв ухудшается вследствие эрозионно-промывного режима. Тем не менее, этот режим делает почвы заметно «пресными».
Не отличается определенностью периодически промывной режим, при котором количество осадков примерно равняется интенсивности испарения, но на практике идеальный баланс наблюдается редко, поэтому такие территории, в зависимости от сезона, подвергаются промывному или непромывному режиму. Чаще всего встречается на переходе из Полесья в Лесостепь (серые лесные почвы).
Логично, что следующие два режима обусловлены дефицитом влаги, а точнее, количество осадков не способно компенсировать потери. Но между ними есть кардинальная разница: при непромывном режиме влага просачивается вниз, но в незначительных количествах (этот режим характерен для черноземов, которые редко обладают высокой водопроницаемостью) и наконец, выпотной режим говорит о неспособности осадков возместить, хотя бы, потери от испарения, которое становится «насосом» для грунтовой влаги. Именно такая ситуация становится основной причиной природного (капилярного) засоления.
Чтобы понять этот процесс, представим кастрюлю с водой. Если поставить ее на огонь, то в какой-то момент вся вода испарится, но соли останутся на стенке кастрюльки. С каждым таким кипячением слой накипи будет лишь толще. Так и происходит засоление почвы: грунтовые воды с довольно высокой минерализацией (содержанием солей) подтягиваются к верху и испаряются, оставляя соль в верхних горизонтах. Логично, что такое засоление – признак неглубокого залегания соленосных пород. В зависимости от глубины залегания грунтовых вод засоленные почвы бывают гидроморфными (водный горизонт довольно высоко – не глубже 3 метров) и автоморфными (горизонт размещен глубже).
Похожим образом возникает вторичное засоление при орошении с одной лишь разницей: соль попадает в почву с поливной водой, то есть, заносится на поле извне. Чтобы сохранить свою землю, в первую очередь, стоит улучшать качество поливной воды.

Грунтовые воды с довольно высокой минерализацией (содержанием солей) подтягиваются к верху и испаряются, оставляя соль в верхних горизонтах

Солончак и солонец

Когда бить тревогу?
Самым опасным стоит считать хлоридное засоление и его производные. В таком случае, 10-25% урожая может теряться при содержании токсичных солей в 0,05-0,15%. При доминировании сульфатов и гидрокарбонатов этот порог подымается до 0,15-0,25%. Свыше этих порогов начинается слабое засоление, а при превышении их вдвое – среднее (потеря урожайности до 50%) и так, вплоть до гибели растений
Среди катионов наиболее вредоносен натрий, но может нанести вред кальций и даже магний. Натрий становится причиной засоления чаще других катионов, особенно в Лесостепи, где он нередко встречается в виде карбонатных соединений. В Степи также доминирует натрий, но чаще в составе сульфатов и чуть меньше – хлоридов. Для сухой степи наиболее характерны хлориды натрия и магния, сульфаты натрия и кальция.
Если же содержание легкорастворимых солей выше 1%, такие почвы называют солончаками. Для них часто характерно образование солевой корки на поверхности. Совершенно отличаются от них солонцы – почвы, основной особенностью которых является не наличие водорастворимых солей, а натрий в ППК (почвенно-поглощающий комплекс). То есть, в теории, соли солончаков находятся в свободной форме (в почвенном растворе) и легко передвигаются с водой, а натрий солонцов связан, подобно тому, как фиксируются калийные удобрения.
Конечно, в обоих случаях причиной становится засоление, но мелиорация этих почв несколько отличается. Одна из возможных причин образования солонцов – рассоление солончаков, содержащих натриевые соли. По факту, в почвенном растворе может находиться нормальное содержание солей, но без должной мелиорации натрий и дальше будет находиться в ППК. Вторая версия – натрий буквально «вытаскивает» с глубоких горизонтов корневую систему растений.
В обоих случаях наличие натрия смещает реакцию среды в щелочную сторону (но если засоление кальциевое или магниевое, чаще всего сохраняется нейтральная среда). Совсем напротив, третий тип почв – солоди, характерен кислой средой. Причиной образования солодей становится не дефицит влаги, а напротив, избыток. Считается, что эти почвы тоже появляются с солончаков, поэтому в них часто наблюдается высокое содержание натрия, до 10% от ЕКО (Емкость катионного поглощения), но обилие влаги создает условия для большого присутствия в ЕКО водорода и алюминия, что и становится причиной кислой среды. Куда большую роль играет содержание натрия в ЕКО для солонцеватых почв. К таким относят при наличии первого больше 1% ЕКО. До 3%-го содержания почвы считаются слабосолонцеватыми, 3-6% – среднесолонцеватые, 6-10% – сильносолонцеватые, 10-20% – очень сильносолонцеватые и более 20% — солонцы.
Солончаки делятся на типичные (до поверхности грунта поднимаются капилярные воды, минерализацией 50 г/л и более), луговые (отсутствие дренажа, избыток влаги с не такой выраженной минерализацией), вторичные (при вторичном засолении), а также соровые (на дне высыхающих озер), болотные (по периферии болот), приморские, пустынные.

Первичная диагностика
Высокое содержание солей очень сильно влияет не только на комфорт существования растений, но и на свойства почвы.
Довольно сложно диагностировать засоление почвы, ведь основной визуальный симптом проблемы – появление кристаллов солей (солевые выцветы) на поверхности почвы или ее отдельных структурных частичках. Но это уже не только повод задуматься, а свидетельство довольно серьезной проблемы и, к счастью, до такого доходит редко. Есть и другие симптомы, например, образование корки, но к причинам ее появления можно отнести далеко не только концентрацию солей.
Очень темная и почти всегда влажная на ощупь земля – признак доминирования гигроскопических солей (хлоридов кальция и магния). При наличии большого количества мирабилита (сульфат натрия), почва может становиться рыхлой. Черный цвет солончака – признак высокого содержания карбоната натрия. При таком засолении, органические вещества выступают наружу и накапливаются в виде пленки.
Узнать в лицо солонцы поможет светлый верхний горизонт. Эти почвы становятся очень плотными при пересыхании, а при увлажнении заметно набухают и становятся липкими, что очень усложняет обработку поля. Часто встречается глыбистая структура почвы (комки грунта, размером более 5 см), а также – глянцевая пленка на их поверхности. Но похожие симптомы, например, светлый окрас, имеет дегумификация почвы, кислотная и некоторые другие формы деградации.

Агрохимический анализ
Даже один из вышеперечисленных симптомов – весомый повод провести агрохимический анализ почвы. От его результатов зависит успешность мелиорации. Стоит обратить особое внимание на следующие показатели.
Щелочная реакция среды будет свидетельствовать об осолонцевании почвы (наличие натрия). pH 7,5-8 говорит о слабом развитии процесса, 8-8,5 – о среднем, 8,5-9 – сильное развитие и более 9 – критическое. Для первичного анализа достаточно карманного pH-метра.
Другой прибор, TDS-метр, поможет определить засоление почвы. Но нужно понимать, что результаты этого исследования не слишком достоверны. Если почва слишком сухая, концентрация солей повысится и наоборот. Поэтому диагноз «засоление» нужно ставить, исследовав не почвенный раствор (TDS-метром), а пробу грунта (лабораторное исследование).
Только полноценная диагностика поможет установить тип засоления. И следующий шаг – разработка системы мелиорации.

Мелиорация засоленных почв
Самым радикальным способом мелиорации засоленных почв (солончаки) считается промывка. Но если мы вспомним кастрюлю, то станет понятно, что недостаточно просто добавить чистой воды и не выливать ее из посуды, а снова закипятить. Поэтому, обеспечив почву большим количеством воды, нужно еще и создать ей возможность выхода за границы поля. По этой причине промывку начинают с первого шага — создания дренажной системы.
Нормы расхода воды зависят от многих факторов: степень засоления, гранулометрический состав, глубина залегания грунтовых вод. Реальные цифры могут колебаться от 3 до почти 20 тысяч м3/га. В случае натриевого засоления, после промывки наш солончак, скорее всего, станет солонцом. Нельзя исключать роль и фитомелиорации, но промывка будет дешевле и быстрее. Гипсование почвы имеет место быть только при высоком содержании натрия или магния (>30% ЕКО), кальциевое засоление не решается внесением гипса (по своей сути, гипсовые материалы – это сульфат кальция).
Мелиорация солонцов гораздо сложнее. Так как натрий уже связанный в ППК (почвенно-поглощающий комплекс), промывка может лишь усугубить ситуацию. Тем не менее, в некоторых случаях также стоит создать дренажную систему, чтобы избежать вторичного засоления и позволить натрию вымываться.
Для мелиорации солонцов гипс стоит считать средством №1, но не единственным.
Даже сам по себе дренаж является одним из способов мелиорации таких почв и называется гидротехническим.
К физическому способу относятся мелиоративные приемы обработки почвы: рыхление водонепроницаемого горизонта без выноса его на поверхность.
Так ярусная вспашка на глубину 40-50 см не затронет верхний плодородный слой, но поменяет местами солонцеватый и карбонатный горизонты, частично их смешав. А на солонцах с близким залеганием природного гипса используют плантажную вспашку на глубину 55-60 см, что позволяет вынести на поверхность 5-10 см слоя, содержащего карбонаты и сам гипс, благодаря чему почва пройдет процесс самомелиорации. После такой обработки почвы поле оставляют под черным паром или пропашными культурами.
Химический способ – это внесение гипса и других мелиорантов на основе кальция, органических веществ, мобилизаторов кальция и искусственных структурообразователей.
Следует понимать, что при внесении гипса в почвенный раствор поступает сульфат натрия, а для его промывки и необходим дренаж.

Последний, но не менее стоящий внимания способ – агробиологический. Он основан на выращивании культур, корневая система которых разрыхляет водонепроницаемый слой, что создает дренаж. К таким культурам относится донник, просо, суданская трава, сорго. Наилучшие результаты достигаются при комбинировании всех 4-х способов в одной системе.

Солеустойчивость культур
Ну и последнее, что стоит учесть – разные культуры неодинаково себя ведут на засоленных почвах. Так, например, огурцы, лук, чеснок, морковь, яблони и груши не любят засоление. Производителям тепличной продукции может быть особенно знакомой «нежность» огурцов, которые при высоком показателе EС даже не прорастают. Перец, помидоры, капуста немного более устойчивы к засолению. Устойчивее всех столовая свекла – выдерживает концентрацию солей до 0,7%.
Внесение гипса может снижать эффективность некоторых азотных удобрений. Если будет применяться промывка, не стоит вносить нитратную форму азота. Может снизиться эффективность и калиевых удобрений (в виду их высокой растворимости). С другой стороны, физиологически кислые удобрения могут ускорить растворимость гипса и положительно повлияют на щелочные почвы. Нельзя гипс совмещать с золой из-за ее выраженных щелочных свойств.
В завершение хочется добавить, что мелиорация засоленных почв – процедура, часто требующая больших затрат. Земля – это основное средство, нужное для производства сельскохозяйственной продукции. Понимая это, каждый из нас должен относиться с уважением к ней, не нарушая ее естественных процессов.

Расчет нормы гипса
Расчет нормы гипса невозможен без результатов агрохимического анализа. Так при невысоком содержании натрия и нейтральной среде дозу гипса рассчитывают по следующей формуле:
Д=0,086*Na*h*d (т/га)
где Na – содержание натрия (мг.-экв./100 г почвы);
h – глубина проведения мелиорации (см);
d – плотность почвы (г/см3)
При содержании натрия более 20%, используют другую формулу:
Д=0,086*(Na-0,1 ЕКО)*h*d (т/га)
ЕКО – емкость катионного обмена (мг-экв./100 г почвы).
Третья формула нужна для мелиорации солонцев содового засоления.
Д=0,086*((Na-0,1 ЕКО)-S-M)*h*d (т/га)
где S – содержание CO3 + HCO3 в водной вытяжке (мг-экв./100 г почвы);
M – содержания Ca2+ + Mg2+ в водной вытяжке (мг-экв./100 г почвы).
И наконец, для магниевых солонцов используют формулу
Д=0,086*((Na-0,1 ЕКО)+Mg-0,3 ЕКО)*h*d (т/га)
где Mg – содержание поглощенного магния (мг-экв./100г почвы).
Полученная доза внесения применима для чистого гипса, фосфогипса. Могут использоваться другие мелиоранты, в которых содержание гипса ниже, учитывать нужно и влажность. При использовании других мелиорантов используют поправочные коэффициенты. 1 т хлорида кальция соответствует 0,85 тоннам гипса, сульфата железа – 1,62 т гипса, серной кислоты – 0,57 т, серы – 0,19.

Владимир Горный

Засоленные почвы и солоди.

В семиаридных и аридных областях различных географических поясов и зон локально распространены почвы, относящиеся к отделу галоморфных, генезис и свойства которых обусловлены процессами засоления и рассоления, – это солончаки солонцы и солоди.

Засоленными называются почвы, содержащие в своем профиле легкорастворимые соли в токсичных для сельскохозяйственных растений количествах . К ним относятся солончаки, солончаковатые почвы и солонцы. Они широко распространены в семиаридных и аридных областях суббореального, субтропического и тропического поясов и даже в бореальном поясе.

О количестве и составе водорастворимых соединений в почвах судят по данным анализов водных вытяжек. В водной вытяжке определяют плотный остаток, прокаленный остаток, водорастворимый гумус, а также анионы и катионы: CO 3 2‑ , HCO 3 ‑ , Cl ‑ , SO 4 2‑ , Mg 2+ , Ca 2+ , Na + . Результаты анализов выражаются в процентах и в милли-эквивалентах (м-экв) к абсолютно сухой почве, или в эквивалент-процентах от массы прокаленного остатка. Величины сухого и прокаленного остатков позволяют судить об общем содержании легкорастворимых солей в почве, соотношении растворимых минеральных и органических соединений и о распределении их по профилю. Засоленными считаются почвы, содержащие легкорастворимые соли в количестве > 0,25% от массы почвы.Почвы, в которых количество легкорастворимых солей составляет от 0,25 до 1% относят к солончаковатым. В солончаках величина легкорастворимых солей не опускается ниже 1% ни в одном из горизонтов почвенного профиля, иногда достигая 15% и более. Солончаковый процесс может проявляться в любом типе почв, если есть источник поступления легкорастворимых солей и условия, способствующие их накоплению.

По глубине залегания солевых горизонтов (положение верхней границы, см) в солончаковых почвах выделяются следующие виды:

Солончаковые 0 – 30;

Солончаковатые 30 – 80;

Глубокосолончаковатые 80 – 150;

Глубокозасоленные > 150.

По степени засоления солончаковатые почвы делятся на виды в соответствии с величиной плотного остатка, который зависит от химизма засоления

· Цифры в скобках соответствуют степени засоления по сумме солей в гипсоносных горизонтах почв, к которым отнесены почвы, содержащие более 1% CaSO 4 . 2H 2 O.

Степень токсичности солей определяется их составом и растворимостью.Токсичность солей возрастает от сульфатного к содовому типу засоления. Особенно ядовита сода, менее токсичен сернокислый натрий. Сернокислый кальций безвреден, но он является спутником других солей, поэтому большое его содержание служит показателем низкого плодородия почвы.

Источниками легкорастворимых солей являются:

1. Засоленные почвообразующие породы . При выветривании таких пород образуется большое количество легкорастворимых солей. Ежегодный приток легкорастворимых солей с суши в океан составляет 2735 млн. т. Около 1 млрд. т солей каждый год поступает в бессточные области материков земного шара (Ковда,1946).

2. Засоленные грунтовые воды . Неглубокое залегание минерализованных грунтовых вод в условиях засушливого климата приводит к засолению почв и грунтов. Эти воды играют важную роль в перераспределении легкорастворимых солей в почвенном профиле.

3. Выход на дневную поверхность морских соленосных осадков , обусловленный либо тектоническими процессами, либо антропогенными воздействиями, приводящими к аридизации суши.

4. Импульверизация – эоловый перенос солей ветром . Этот процесс широко развит в районах распространения соленых озер, морей, засоленных почв. При переносе ветром на поверхность суши может поступать от 2 до 20 т солей на 1 км 2 .

5. Извержение вулканов . При извержении вулканов выделяются газы и пары, содержащие серу, хлор, которые в дальнейшем переходят в сульфаты и хлориды.

6. Аккумуляция солей в растениях. Полыни, кермек, перекати-поле, и другие растения накапливают большие количества растворимых солей, которые с опадом поступают в почву.

7. Атмосферные осадки. С атмосферными осадками в почвы может поступать от 20до 30 мг/л солей.

8. Вторичное засоление. Характерно для районов орошаемого земледелия при поливе минерализованными водами, либо при неоправданно высоких поливных нормах. При высоких нормах полива повышается уровень грунтовых вод и, если они минерализованы, то легкорастворимые соли достигают пределов почвенного профиля, и происходит вторичное засоление.

Солончаки.

Солончаки (S-Cs,q) формируются в условиях, когда поступление легкорастворимых солей в поверхностный горизонт почвы не компенсируется их выносом.

Накопление солей реализуется при выпотном или периодически выпотном типе водного режима при близко залегающих засоленных грунтовых водах в условиях аридного или полуаридного климата.

Близкое залегание грунтовых вод приводит к развитию процессов оглеения в нижней части почвенного профиля.

Растительность солончаков специфична и легко может служить индикатором засоления. Это солерос, сарсазан, шведка, некоторые виды лебеды. На солончаках с очень высокой степенью засоления растительность сильно изрежена и представлена различными видами солянок. Размеры фитомассы и, соответственно, гумусонакопление в солончаках находятся в обратной зависимости от количества и токсичности присутствующих в профиле солей. На сильно засоленных почвахвысшая растительность отсутствует, встречаются лишь некоторые виды водорослей (например, диатомовые), гумусовый горизонт не формируется.

Главным диагностическим признаком солончаков является поверхностный солончаковый (солевой) горизонт. Он характеризуется наличием в верхних 20 см легкорастворимых солей в количестве не менее 1% от массы (по данным водной вытяжки), что исключает развитие большинства растений, кроме галофитов, не образующих сомкнутого покрова.

В зависимости от состава солей внешний вид и свойства поверхности почвы различаются. Сульфаты магния и натрия, кристаллизуясь, присоединяют большое количество воды и увеличиваются в объеме. При таком типе засоления образуются солончаки пухлые , имеющие с поверхности пухлую корочку. Малогигроскопичный хлорид натрия дает на поверхности сухую хрупкую корочку («корковые» солончаки ), а сильногигроскопичный хлорид кальция никогда не просыхает («мокрые» солончаки).

Наличие в составе солей соды приводит к формированию черных солончаков, т к. в щелочной среде гуминовые вещества становятся подвижными и прокрашивают почву.

В значительном количестве соли присутствуют по всему профилю солончаков, часто без заметных видимых выделений. Одновременно с накоплением солей может наблюдаmься оглеение.

Морфологически профиль солончаков слабо дифференцирован и имеет следующее строение: S-Cs,q

S (S; S), темно-серую (S}