Засоление почв
Когда в поверхностном почвенном слое обильно скапливаются электролитные соли, говорят о засолении, губительном для культурных растений, снижающем урожайность. Явление распространенное. По результатам исследования ООН, засоленные почвы охватывают почти 25% суши.
Что такое засоление почв?
Засоление почв – скопление в почвенных слоях, доступных для проникновения корневой системы, значительного количества (0,2% от почвенной массы) сульфатов, хлоридов, карбонатов, подавляющих жизнеспособность растений.
Явление наиболее характерно для низменных местностей, расположенных в природных зонах с аридным (засушливым) климатом. Особенно подвержены засолению орошаемые сельскохозяйственные земли.
Обширные площади солонцов располагаются в пустынях и полупустынях Средней Азии, Австралии, Южной Америки, севера Африки, запада США. В России площадь, занимаемая солонцами, достигает 48 млн. га, а с учетом средне- и слабосолонцеватых почв 67 млн. га.
По степени насыщения солями выделяют грунты:
- слабозасоленные (урожайность падает на 25%);
- среднезасоленные (на 50%);
- засоленные (на 75%);
- сильнозасоленные (на 100%).
По глубине нахождения солевой массы в поверхностном слое грунты делят на:
- солончаковые (глубина до 30 см);
- солончаковатые (от 30 до 80 см);
- глубокие солончаковатые (от 80 до 150 см);
- глубокозасоленные (глубже 150 см).
По химическому составу засоление бывает:
- хлоридным (избыток хлорида магния и натрия);
- сульфатным (избыточное содержание сульфата магния и натрия);
- карбонатным (чрезмерное накопление карбонатных солей).
Засоление смертельно для растений. Из-за того, что осмотическое давление почвенной жидкости выше давления жидкости в растительных клетках, снижается объем поступления влаги в ткани растений. Это приводит к повышению транспирации, ухудшению клеточного дыхания, синтеза сахаров и других важных химических соединений. В результате растение усыхает и погибает.
Почвенные соли разделяются по степени вредности для растительных организмов:
- самые вредные – карбонат и гидрокарбонат натрия, хлорид натрия;
- средней вредности – хлорид кальция и магния, сульфат натрия;
- менее вредные – сульфат магния и кальция.
Почему происходит засоление почвы?
Выделяют два вида засоления:
- первичное (естественное);
- вторичное (вызванное антропогенной деятельностью).
Первичное засоление – медленно протекающий природный процесс, который в основном вызван подъемом солей из подземных вод к поверхностному слою грунта вследствие восходящего тока влаги. Явление возможно при определенной структуре породы и глубине нахождения соленых подземных вод. Растения поглощают поднявшуюся влагу, а соли остаются в почве и постепенно накапливаются до критического значения. Причиной засоления бывают и выпадающие осадки, поскольку даже в дождевой воде содержится некоторое количество растворенных солей.
Вторичное засоление почв наблюдается на орошаемых землях в условиях засушливого климата. На таких территориях подземные воды изначально находятся на значительной глубине, не смачивают поверхностный почвенный пласт. Но на освоенных территориях человек начинает использовать для полива сельскохозяйственных культур оросительную систему. Кроме того, что сама используемая для орошения вода содержит то или иное количество растворенных минералов, остающихся в почве после полива, но также постоянное смачивание почвы приводит к повышению уровня грунтовых вод. Достигнув поверхностного почвенного слоя, грунтовая вода испаряется, а входящие в ее состав соли накапливаются в земле.
То есть сельскохозяйственное производство в условиях аридного климата сопряжено с двумя большими взаимоисключающими проблемами:
- если не использовать оросительную систему, то урожая не добиться из-за дефицита влаги в почве;
- если орошать землю, то засоление станет неизбежным, и грунт утратит пригодность для выращивания культурных растений.
Борьба с засолением почвы
Для борьбы с засолением почвы применяются агротехнические, строительные, эксплуатационные меры. Задачи – возвращение уровня грунтовых вод в исходное состояние, уменьшение испаряемости почвенной влаги.
Строительные меры подразумевают:
- уменьшение фильтрационной потери воды посредством строительства лотковой сетки, облицованных каналов;
- оборудование оросительной системы современными гидротехническими постройками;
- автоматизирование распределения воды;
- использование техники полива без насыщения подземных вод;
- отведение для рисовых плантаций с дренажно-сбросной сеткой низменных участков;
- ограждение орошаемых территорий от влияния паводков и расположенных выше водоемов;
- оборудование дамб, дренажных труб, дренажно-сбросной сетки, нагорно-ловчих каналов.
Эксплуатационные меры включают:
- недопущение превышения плана расхода воды при круглосуточном использовании оросительной системы;
- соблюдение нормы подачи воды во все каналы;
- следование стандартам полива и промыва;
- снижение активности применения каналов в осенние и зимние месяцы;
- повышение производительности оросительной системы путем обновления и модернизации.
К агротехническим мерам относятся:
- посев травянистых многолетников, активно поглощающих соли;
- нормализация водно-солевого режима грунта путем взрыхления, боронования, зяблевой вспашки;
- внесение органической подкормки;
- гипсование;
- затенение грунта под растительным пологом;
- создание полос древесной растительности для нормализации микроклимата, снижения испаряемости почвенной влаги.
В результате вышеописанных мер удается понизить уровень подземных вод на орошаемых территориях. Земля постепенно приходит в норму. Потери урожая из года в год становятся меньше.
Источник
Мероприятия по предупреждению засоления и заболачивания орошаемых земель
В целях предупреждения засоления и заболачивания почв проводят агротехнические, лесомелиоративные и эксплуатационно-ирригационные мероприятия.
Агротехнические и лесомелиоративные мероприятия снижают испарение влаги с поверхности почвы и уменьшают капиллярный подъем воды. Основными агротехническими приемами, позволяющими регулировать солевой режим засоленных орошаемых земель, направляя его в сторону рассоления, являются обработка почвы, включение люцерны в севообороты, густота сельскохозяйственных растений, поддержание оптимальной влажности, в активном слое почвы.
На слабо- и среднезасоленных почвах весьма эффективны глубокая зяблевая вспашка и тщательная культивация пропашных культур. Эти мероприятия, снижая испарение с поверхности почвы, значительно уменьшают процесс послеполивного и сезонного засоления.
Высокое расселяющее действие оказывает люцерна. Она снижает уровень грунтовых вод, сильно уменьшает испарение с поверхности, улучшает агрофизические свойства почвы, способствует перераспределению солей из пахотного и корнеобитаемого горизонта в более глубокие подпахотные. Применение правильных севооборотов и более совершенной обработки почвы, а также внесение органических и минеральных удобрений способствуют оструктуриванию почвы — одному из главных условий уменьшения капиллярного подъема грунтовых вод. Снижение испарения влаги с земнойповерхности при возделывании широкорядных культур достигается послеполивной обработкой почвы и посадкой защитных лесополос. Все это в общей сложности предотвращает миграцию солей из нижних горизонтов в верхние, сни-жает непроизводительные затраты оросительной воды, удлиняет межполивные периоды, сокращает число поливов, повышает коэффициент полезного использования оросительной воды, улучшает водный, воздушный, питательный и тепловой режимы.
Эксплуатационно-ирригационные мероприятия делятся на системные и внутрихозяйственные.
Системные мероприятия направлены на строгое выполнение планов водопользования и повышение КПД по всем общесистемным каналам путем борьбы с потерями воды в них, недопущения пуска излишней воды в каналы.
К внутрихозяйственным мероприятиям относятся: строгое соблюдение установленного режима орошения сельскохозяйственных культур и повышение КПД внутрихозяйственной оросительной сети; применение более совершенной техники полива, обеспечивающей высокий КИВ; недопущение затоплений орошаемых земель; устранение последствий засоления и заболачивания земель; обеспечение своевременного отвода воды при ремонтных работах или авариях; организация сброса паводковых вод через соответствующие сбросные устройства; обеспечение бесперебойной работы коллекторно-дренажной сети; более полное использование дренажной способности орошаемого массива (усиление работы естественных дрен, создание искусственных дренажных сооружений).
Вегетационные поливы на средне- и сильнозасоленных, а также вновь осваиваемых солончаковых почвах в сочетании с высокой агротехникой являются весьма сильным средством регулирования солевого режима и рассоления почв. Поливные нормы в этом случае применяют с учетом уменьшения концентрации солей в активном слое почвы, что обеспечивает ликвидацию сезонного засоления и создает нормальные условия для роста и развития растений и получения высокого урожая.
Разработку мероприятий по понижению уровня грунтовых вод обычно начинают с установления причин, вызывающих Неблагоприятные гидрогеологические условия массива.
Для улучшения гидрогеологического режима прежде всего.усиливают естественную дренированность и снижают приходную часть водного баланса. Если этого недостаточно, предусматривают специальные дренажные устройства — горизонтальную дренажную сеть или вертикальный дренаж.
В практике чаще применяют горизонтальный дренаж. Дрены-собиратели могут быть открытыми и за¬крытыми. Закрытая система во всех отношениях лучше открытой: она не затрудняет механизацию сельскохозяйственных работ, повышает коэффициент полезного использования земли по сравнению с открытой, легче в эксплуатации. Для устройства дрен используют гончарные или пластмассовые трубы. Межхозяйственные и внутрихозяйственные коллекторы делают открытыми. Дрены и коллекторы прокладывают на некотором расстоянии от каналов оросительной сети по наиболее низ-ким отметкам рельефа.
При больших уклонах местности в целях обеспечения двухстороннего дренирования дрены выгоднее устраивать перпендикулярно к изогипсам, а при малых уклонах и медленном потоке грунтовых вод возможно и продольное, и поперечное расположение дрен. Глубину закладки дрен в зависимости от их назначения (борьба с заболачиванием, отвод воды при промывке засоленных почв, улучшение водного и солевого режимов в активном слое почвы) и гидрогеологических условий принимают равной 2. 3,5 м.
Чтобы усилить дренажный сток и ускорить вынос солей при промывке засоленных почвогрунтов с низким коэффициентом фильтрации, кроме глубоких, устраивают мелкие дрены — глубиной 1. 1,2 м. Их располагают в междренье (середина) глубоких дрен. Мелкий дренаж работает в основном во время промывки. Сочетание мелких и глубоких дрен повышает дренажный модуль и позволяет применять большие промывные нормы, обеспечивающие эффективное рассоление почвогрунтов.
Если постоянного притока грунтовых вод не наблюдается, мелкие дрены устраивают в виде открытых временных каналов, которые нарезают в осенний период перед промывками и заравнивают перед весенними полевыми работами.
Для усиления дренажного стока на тяжелых почвогрунтах между мелкими открытыми или закрытыми дренами устраивают кротовые дрены с расстоянием между ними не более 10 м.
Расстояние между глубокими дренами зависит от глубины заложения, водопроницаемости почвогрунтов и гидрогеологических условий. С. Ф. Аверьянов рекомен¬дует следующие расстояния между дренами в однородных грунтах при глубине заложения дрен 3 м: для тяжелых суглинков с коэффициентом фильтрации 0,5 м/сут — 300 м; для суглинков и тяжелых супесей с коэффициентом фильтрации 1. 3 м/сут —300. 500 м; для легких суглинков и супесей с коэффициентом фильтрации 3. 10 м/сут—500. 800 м.
Расстояние между мелкими дренами на легких почвах принимают равным 70. 90 м, на средних — 40. 60 и на тяжелых —20. 30 м. При устройстве кротовых дрен расстояние между временными дренами может быть увеличено до 80. 100 м.
Временный дренаж предусматривают в следующих случаях: когда уровень грунтовых вод до промывки расположен на глубине менее 5 м; при поверхностном или равномерном по профилю засолении; когда скорость отвода промывных вод, создаваемая постоянным дренажем, меньше необходимых скоростей отвода промывных вод.
Если грунтовые воды до промывки расположены на глубине более 5 м и если большая часть Промывной нормы может быть размещена в свободных порах зоны аэрации, то временный дренаж не делают.
Временный дренаж целесообразен также при промывках глубокосолончаковатых почвогрунтов, когда верхняя толща (1. 2 м) опреснена.
Вертикальный дренаж представляет собой глубокие трубчатые колодцы, из которых грунтовая вода откачивается насосами. Применение его экономически целесообразно, если удельный приток воды на 1 м глубины колодца намного больше удельного притока в горизонтальную дрену. Это наблюдается в тех случаях, когда почва подстилается мощной легководопроницаемой толщей грунта.
Вертикальный дренаж обеспечивает забор воды из глубоких водоносных напорных горизонтов, перекрытых слабопроницаемыми породами, что обусловливает снижение напора и предотвращает восходящие в почве потоки подземных вод. Откачиваемые в большом количестве из колодцев слабоминерализованные подземные воды могут быть использованы для орошения сельскохозяйственных культур. Такой тип дренажа не препятствует механизации полевых работ и повышает коэффициент земельного использования по сравнению с горизонтальным.
Глубину колодцев в зависимости от гидрогеологических условий принимают от 20 до 100 м. Расходы воды при откачке составляют 60. 100 л/с. В условиях Голодной степи одна вертикальная скважина глубиной 60. 100 м обслуживает около 100 га орошаемых земель; при соответствующих гидрогеологических условиях нагрузка на одну скважину может быть доведена до 250 га. Радиус действия колодца при дебите скважины более 50 л/с может достигать 500. 600 м.
Строительные затраты по открытому горизонтальному дренажу ориентировочно составляют 270 р/га, по закрытому горизонтальному — 300 р/га, по вертикальному — 120. 160 р/га.
Вертикальный дренаж особенно экономически эффективен при сочетании двух мероприятий: борьбы с избыточным увлажнением земель и использования откачиваемой воды на орошение. Стоимость эксплуатационных затрат, отнесенных на понижение уровня грунтовых вод, в этом случае значительно уменьшается.
Опреснение почвогрунтов с помощью вертикального дренажа достигается при длительной эксплуатации колодца.
Для более интенсивного первоначального опреснения почвогрунтов и грунтовых вод при капитальной промывке вертикальный дренаж дополняют открытым горизонтальным дренажем, который после промывок и опреснения почвогрунтов ликвидируют.
Для восстановления плодородия засоленных почв, занимающих в общем фонде орошаемых земель значительную часть, требуются специальные плановые мероприятия по их освоению (промывка почв, посев люцерны и др.).
Источник