Процесс осолонцевания почв вызван

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

Осолонцевание (солонцовый процесс).

ЭЛЕМЕНТАРНЫЕ ПОЧВООБРАЗОВАТЕЛЬНЫЕ ПРОЦЕССЫ.

В почве постоянно протекают химические и физические процессы, часто диаметрально противоположные: синтез и разрушение, которые сопровождаются появлением новых соединений и почва приобретает определенные свойства Они называются элементарные почвообразовательные процессы ЭПП

Оглинение (сиаллитизация, оглинивание, внутрипочвенное выветривание).

Этот ЭПП связан с разрушением первичных минералов в условиях умеренного климата и , как следствие, образование глинистых минералов ( накопление каолинита). Происходит в результате непосредственного превращения на месте первичных минералов под влиянием биохимических и химических процессов. Оглиниванию способствует достаточное увлажнение, активный биологический круговорот веществ, микроорганизмы и продукты жизнедеятельности и разложения высших растений. Оглинение происходит в средней части почвенного профиля, где складываются оптимальные условия теплового и водного режимов. При этом накапливается ил, а также кремний, алюминий и другие химические элементы. Иногда оглинение наблюдается с поверхности. При промывном водном режиме происходит вынос веществ.

Этот процесс наиболее ярко проявляется при формировании бурых лесных почв.

Латеризация.

Этот ЭПП происходит в условиях влажного тропического климата, где интенсивно разрушаются не только первичные, но и вторичные минералы. Происходит выпадение железа в виде гидроокисей, что связано с возникновением на пути движения растворов геохимических барьеров (смена реакции среды) и изменением гранулометрического и химического состава пород, влиянием грунтовых вод.

Глубинные латеритные горизонты свободно режутся во влажном состоянии, в сухом – превращаются в панцирь, который представляет трудности для земледелия. Впервые эти горизонты описаны Бьюкененом (1807г) и названы латеритными (от лат. слова латер –кирпич). Особенности латеритных почв – присутствие в них положительно заряженных коллоидов.

Этот ЭПП характерен для тропических почв и прежде всего красноземов.

Оподзоливание.

Существенной особенностью этого ЭПП является разрушение в верхней части профиля почвы первичных и вторичных минералов и вынос продуктов разрушения в нижележащие горизонты.

В наиболее чистом виде подзолистый процесс происходит под пологом хвойного таежного леса с бедной травянистой растительностью или без нее.

Отмирающие части древесной и мохово-лишайниковой таежной растительности накапливаются преимущественно на поверхности почвы в виде лесной подстилки. Эти остатки содержат мало кальция и много трудно разлагаемых соединений, таких как лигнин, воска, смолы и дубильные вещества.

При разложении лесной подстилки образуются различные водно растворимые органические соединения. Низкое содержание питательных веществ в подстилке, а также преобладание грибной микрофлоры способствует интенсивному образованию кислот, среди которых преобладают фульвокислоты и низкомолекулярные органические кислоты (муравьиная, уксусная, лимонная и другие). Кислые продукты лесной подстилки частично нейтрализуются основаниями, освобождающимися при ее минерализации, большая же часть попадает с водой в почву, взаимодействуя с ее минералами. Решающее же значение принадлежит кислым продуктам – органическим и минеральным кислотам.

Под влиянием промывного водного режима и действия кислых соединений из верхних горизонтов лесной почвы удаляются все легкорастворимые вещества. При дальнейшем воздействии кислот разрушаются и более устойчивые соединения первичных и вторичных минералов. Продукты разрушения перемещаются из верхних горизонтов в нижние.

В результате подзолистого процесса под лесной подстилкой выделяется подзолистый горизонт, обладающий следующими признаками: цвет светло-серый, белесоватый, напоминающий цвет печной золы, горизонт обеднен элементами минерального питания и илистыми частицами, имеет кислую реакцию среды, бесструктурный.

Часть веществ, вынесенных из лесной подстилки, закрепляется ниже подзолистого горизонта, образуя горизонт вмывания или иллювиальный горизонт, более темного цвета. Другая часть вымываемых веществ с нисходящим током воды достигает грунтовых вод и выходит за пределы почвенного профиля. В иллювиальном горизонте накапливаются, формируются конкреции и уплотняются.

Этот ЭПП характерен для подзолов.

Лессиваж ( лессивировование)

Процесс лессивирования протекает под лиственными лесами при слабокислой реакции среды и сопровождается передвижением из верхних горизонтов в нижние илистых частиц без их химического разрушения. Это сложный физико-химический процесс.

Считается, что лессивирование предшествует оподзоливанию, иногда они идут одновременно.

Для отличия этих процессов определяют состав ила: в условиях лессиважа состав ила по профилю постоянен, а в оподзоленных – различен.

Характерен для бурых лесных почв, красноземов.

Выщелачивание.

Этот ЭПП происходит в почвах, которые сформировались под лесной и травянистой растительностью со значительными зимними осадками и периодически промывным типом водного режима. Выщелачивание выражается прежде всего в перемещении вниз по профилю СаСО₃, присутствие которых определяется вскипанием от 10% НС1. Вместе с СаСО₃ вымываются и водорастворимые соли, элементы минерального питания (прежде всего азотного), что вызывает их дефицит. Так сформировались выщелоченные черноземы, которые в первом минимуме имеют азот, так как нитраты легко вымываются и внесение нитратных удобрений с осени безнадежное дело.

Оглеение.

Впервые этот термин ввел Высоцкий, который под глеем понимал « более или менее плотную глинистую или суглинистую породу серого цвета с зеленоватым оттенком, формирующуюся в условиях длительного переувлажнения в результате биохимических процессов. Основным моментом является переход окиси железа в закись, который происходит под влиянием разлагающегося органического вещества в условиях затрудненного или полного прекращения доступа кислорода при участии анаэробных микроорганизмов. Решающая роль принадлежит маслянокислым бактериям.

При глееобразовании происходит разрушение первичных и вторичных минералов, а также минералы с химическими элементами переменной валентностью (железо, марганец, сера, азот). Продуктами восстановления серы является токсичный сероводород. Значительным изменениям подвергаются также соединения азота и фосфора .При периодической смене восстановительных процессов окислительными происходит накопление труднорастворимых фосфатов железа.

Характерен для болотных почв. Этот ЭПП ухудшает агрономические свойства и необходимо осушение.

Торфообразование.

Часто объединяют с оглеением под термином «болотный процесс» т.к. оба эти ЭПП формируют болотный процесс. Торфообразование – это процесс накопления на поверхности почвы полуразложившихся растительных остатков в результате замедленной их гумификации и минерализации в условиях избыточного увлажнения.

В анаэробных условиях интенсивность окислительных процессов сильно ослабляется и органические вещества до конца не минерализуется. Разложение растений

(мхи: сфагнум, кукушкин лен) при анаэробиозе приводит к образованию промежуточных продуктов в виде низкомолекулярных органических кислот (масляная, уксусная, молочная и др.), которые подавляют жизнедеятельность организмов играющих основную роль в процессах превращения органических веществ в почве. В результате на поверхности почвы накапливаются полуразложившиеся органические вещества в виде торфа, мощностью до 10м и более.

В образовании торфа важная роль принадлежит разнообразным почвенным организмам. Наиболее активный биохимический процесс превращения органического вещества торфа протекает в самом верхнем его слое, где создаются условия некоторой аэрации. В нижних горизонтах состав торфа существенно не изменяется.

В превращении органических веществ в болотных почвах участвуют представители многих групп почвенных микроорганизмов. Вначале на отмершей растительности активно развиваются неспороносные бактерии и грибы. По мере разрушения органических веществ отмечается значительное развитие спорообразующих бактерий, затем целлюлозо разрушающие и другие микроорганизмы.

Торфообразование – биохимический процесс, в котором участвуют многочисленные микроорганизмы, выполняющие сложные процессы разложения и синтеза органических веществ, приводящих к образованию торфа болотных почв.

Гумусообразование.

Этот процесс наиболее ярко проявляется в зоне степей, где ежегодно до 200 ц/га биомассы причем половина составляет корни растений, насыщенных кальцием. При этом в почву поступает значительное количество элементов питания. Этот процесс идет в нейтральной или слабощелочной среде при достаточном доступе кислорода, оптимальном увлажнении, без интенсивного выщелачивания.

Наиболее ярко этот процесс проявляется в черноземах. Этот ЭПП происходит практически во всех почвах в той или иной степени.

Слитогенез

Слитыми почвами называют плотные образования, которые в сухом состоянии обладают высокой твердостью, а во влажном состоянии — низкой твердостью и высокой пластичностью. Характерная особенность слитых почв – их склонность к сильному растрескиванию при высыхании. К свойствам относятся также вязкость и липкость глинистой массы, бесструктурность, в сухом состоянии и глыбистость, значительное набухание и усадка.

Слитые слои связаны с тяжелым гранулометрическим составом и высоким содержанием илистых частиц (более 60% физической глины). Слитая масса образуется за счет прочного соединения гуматов с монтмориллонитом.

Особенности водного режима способствуют застою воды на поверхности. Проникновение атмосферных вод в глубокие слои возможно лишь при иссушении почвенного профиля до глубины 1,5 м, когда он будет пронизан трещинами. В этом случае только влага обильных дождей может достигнуть по трещинам глубоких слоев, и проникновение будет происходить до тех пор, пока в результате набухания слитые слои не превратятся в водоупор.

Засоление.

К засоленным почвам или солончакам относятся почвы, содержащие большое количество воднорастворимых солей с самой поверхности и в профиле (более 0,3%). Этот ЭПП происходит только в условиях непромывного водного режима. Накопление солей происходит при:

1.близком залегании минерализованных грунтовых вод в условиях выпотного водного режима.

2.процессе почвообразования на засоленных породах.

3.процессе почвообразования в приморских районах в результате приноса солей ветром.

4.неправильного орошения минерализованнными водами ((вторичное засоление).

По всему профилю заметны выцветы солей.

Осолонцевание (солонцовый процесс).

Под солонцовым ЭПП понимают внедрение в почвенный поглощающий комплекс иона натрия и, как следствие, резкое повышение дисперсности органической и минеральной частей, снижение устойчивости коллоидов по отношению к воде и возникновение щелочной реакции почвы.

Почвенный профиль разделен на три генетических горизонта: надсолонцовый, солонцовый, подсолонцовый. Солонцовый горизонт более темной окраски, столбчатый, в сухом состоянии слитой, во влажном – вязкий, бесструктурный. За подсолонцовым горизонтом выделяется горизонт скопления легкорастворимых солей. Осолонцевание встречается в зоне сухих степей и полупустыни.

Источник