Засоление почв это кратко

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

Засоление почвы: ищем причину

Среди потенциальных виновников — удобрения, глифосат и фунгициды, нарушающие биологический круговорот веществ

Целый автобус специалистов-почвоведов впервые прибыл в хозяйство канадского фермера Гранта Ригби, расположенное на юго-западе провинции Манитоба, в августе 2012 г. На поле, засеянном люцерной, они исследовали тридцатиметровую траншею шириной в метр, которая простиралась от заброшенного низинного участка, заросшего лисохвостом, до близлежащего выветренного пригорка. Целью исследования было изучить засоленность суглинистых почв фермера.

Специалисты определили, что белые вкрапления в верхнем слое почвы под зарослями лисохвоста — это сульфат кальция. Это положило начало рассуждениям о том, что применяемая повсеместно с 1978 по 2001 г. практика внесения сульфатов в качестве удобрения в смеси с азотом и фосфором могла повлечь наблюдаемое в настоящее время засоление почв сульфатом кальция (гипсом).

В России проблема сульфатного засоления почв с участием гипса наблюдается в основном в южных регионах. В целом по стране засоленные почвы составляют 54 млн га, или 3,3% общей площади РФ и 5% площади почв равнин. Площадь вторично засоленных почв оценивается в 36 млн га, или 18% от общей площади орошаемых земель. Наибольшие площади засоленных почв сосредоточены в Поволжье — 31%, на Северном Кавказе — 17% и за Уралом — 16%.

Про гипс российские ученые говорят, что он не оказывает отрицательного действия на растения вследствие малой растворимости — 1,9 г/л. Тем не менее почвы, засоленные сульфатом кальция, считаются токсичными при концентрации солей более 1%. Высокая концентрация гипса способствует образованию сплошной губчатой массы, непроницаемой для воды, воздуха и корней, что приводит к угнетению растений и их гибели.

На ферме г-на Ригби почвы под лисохвостом на глубине все еще были влажными, несмотря на засуху, которая длилась уже год, и то, что рядом не было ни одного водоема. Ее электропроводность в расчете на весь объем растворенных солей была настолько высока, что ни одно растение не могло добыть воду из сильнейшего осмотического захвата рассола сульфата кальция. Разросшемуся рядом пырею не удалось покорить засоленный участок, и он отступил перед лучше приспособленным для этой задачи лисохвостом, корни которого располагаются ближе к поверхности и позволяют ему процветать на этом типе почв.

Ниже слоя, засоленного сульфатом кальция, на глубине около метра, обнаружилась песчаная прослойка, в отличие от желтого суглинка, расположенного на аналогичной глубине в траншее. Было высказано предположение, что серу и, возможно, кальций, принесло к этому месту потоком вод по песчаной прослойке из каких-то более глубоких слоев под пригорком.

Соли сульфата кальция были сконцентрированы над песчаной прослойкой. И когда ветер высушивал влагу с жесткой поверхности бесплодного поля, в колеях проехавшей техники, а также весной перед вспашкой на поверхность почвы через капилляры выступало еще больше соли.

Хозяйство, основанное предками Гранта Ригби в 1882 г., не сталкивалось с проблемой засоленности почв примерно до 1998 г. Не было такой проблемы и на протяжении десятков тысяч лет, прошедших с того момента, как чистая талая вода хлынула с тающих вековых ледников. Какие же действия фермера вызвали ионы сульфатов и кальция из глубин и заставили их раствор просачиваться сквозь землю?

У специалистов есть несколько гипотез относительно причин произошедшего. Они также дают рекомендации по устранению засоленности, которые основаны на практическом опыте.

Разрушив глубоко проникающие корни растений и прекратив продолжавшееся на протяжении тысячелетий снабжение глубоких слоев почвы многолетних прерий продуктами фотосинтеза, фермеры вызвали уничтожение биомассы, находившейся глубоко в земле. Это освободило серу, с давних времен связанную в биомассе в виде минерализованных вымываемых сульфатов.

Только лишь глубокие корни шиповника переживали вспашку на пригорках в прошлом столетии, а в нынешнем веке глифосат справился и с ним, что и привело к освобождению серы.

Захоронение древнего верхнего слоя почвы под плотным покрытием дорог привело к уничтожению биомассы под ними из-за отсутствия фотосинтеза и недостатка кислорода. Это повлекло минерализацию сульфатов, которые затем поднялись по капиллярным протокам на поверхность дорог, а оттуда ветром или дождевыми потоками были смыты в канавы и на соседние поля.

Аналогичный процесс происходит, когда фермеры прокладывают дороги через поле, что подтверждается захватом этих территорий лисохвостом как видом, способным выжить в засоленной почве.

Непрерывный выпас скота вблизи ворот и скотных дворов снижает ежедневную энергию, поступающую от процессов фотосинтеза для жизненной активности корней, в результате чего корни мельчают. Глубинные слои почвы не получают энергии, и биомасса умирает, высвобождая серу.

Добавление отрицательно заряженных анионов сульфатов в стандартную смесь удобрений, не в полной мере потребляемую культурными растениями даже там, где ее недостаточно, приводит выщелачиванию избытка сульфата.

Добавление положительно заряженных катионов аммония или катионов калия вытесняет оригинальные катионы кальция с ионообменной поверхности отрицательно заряженных коллоидов глинистых почв. В конечном счете они соединяются с анионами сульфатов в почвенной среде, накапливаются в глубоко расположенных песчаных прослойках или на лугах и в озерах, а также скапливаются в виде раствора сульфата кальция.

Предотвратить засоленность почв сульфатом кальция могла бы конвертация ионных химических удобрений в богатые питательными веществами микроорганизмы или водоросли с последующей их ферментацией перед внесением в почву. Подобным образом можно удобрять почвы в Африке, которые страдают от слабой катионообменной емкости.

Талые воды на топких участках проникают примерно на два метра вертикально вниз, и столько же — горизонтально, попадая на смежные поля. Грунтовые воды с возвышенностей спускаются вниз до границы с водами топкого участка, где минеральные соли в концентрированном виде остаются, а пресная вода испаряется.

Некоторые биоразлагаемые гербициды могут сохраняться неразрушенными на засоленных участках из-за высокой концентрации солей, которая подавляет деятельность микроорганизмов-деструкторов.

Хелатирование глифосатом микроэлементов, таких как цинк, на кончиках глубоких корней, удаленных от поверхностных бактерий, которые участвуют в разложении глифосата, вероятно, приводит к постоянному недостатку этих важных микроэлементов в глубинных слоях почвы.

Это тормозит распад биомассы с участием грибов-деструкторов, ограничивая возможность укоренения последующих культур, и ведет к избытку всех других питательных веществ, которые тысячелетиями находились в сбалансированном состоянии внутри глубоко живущей биомассы почвы. Излишки сульфатов в этом случае выводятся.

Разложение растительных остатков — это живой процесс, в котором участвуют грибы-деструкторы. Они высвобождают энергию и питательные вещества для последующего использования новыми организмами. Фунгициды прекращают этот круговорот питательных веществ, поскольку убивают грибы.

В итоге питательные вещества выпадают из биологического оборота, поскольку фунгициды прерывают замкнутую пищевую цепь. Минерализованные фосфат и сульфат затем вымываются, как чай, из сухих листьев или корней, и концентрируются в высолах или просачиваются через источники в озера.

Замена непрерывного нахождения глубоких слоев почвы под паром, вызванного интенсивной обработкой и применением неселективного глифосата, новыми агрономическими подходами и инновациями с целью сохранения непрерывной жизни глубоко уходящих корней, может остановить дальнейшее истощение почв в местах возвышенностей и выщелачивания питательных веществ в виде засоления в низинах. Использование гербицидов селективного действия, включение клевера, люцерны в севооборот, а также селекция новых двулетних зерновых культур поможет остановить засоление путем поддержания постоянного энергоснабжения продуктами фотосинтеза глубинной биомассы. Ведь биомасса, расположенная глубоко в почве, сохраняет и повторно использует биологическую серу.

Прекращение дальнейшего вывода питательных веществ из почв на возвышенностях может остановить разрастание рогоза широколиственного, который уже занял доминирующее над другими травами положение на болотах. Это также, вероятно, поможет ограничить цветение озер из-за размножения токсичных азотфиксирующих цианобактерий, которые получают приток избыточного фосфора, серы и других микроэлементов от ежегодно обрабатываемых сельхозугодий.

Сбор соли сульфата кальция, сконцентрированной в виде белых сухих крупинок на поверхности почвы, а затем разбрасывание ее на обессоленных пригорках будет снижать засоленность и восстанавливать однородность баланса питательных веществ. Старые фермеры, владеющие искусством буртования зерна, могут таким образом заработать немного денег. Стоки из плиточного дренажа могут быть локально возвращены в почву с помощью капельного орошения, чтобы получить урожай на истощенных холмах, вместо того чтобы способствовать росту токсичных голубых водорослей в озере Виннипег.

В хозяйстве Гранта Ригби для борьбы с засолением с 2002 г. были прекращены все опрыскивания гербицидами, интенсивная обработка почвы, внесение удобрений, устройство дорог и осенняя вспашка. С тех пор исчезла кохия, а заросли лисохвоста сократились до единично встречающихся растений. В хозяйстве не осталось голых участков земли, и засоление было остановлено.

Тем не менее, г-н Ригби призывает ученых и практиков к критике выдвигаемых гипотез. Он также обращается к аграриям с предложением вступить в дискуссию, чтобы обсудить и выявить корреляцию между сложившейся агрономической практикой и засолением почв.

Г-н Ригби также предлагает Министерству сельского хозяйства и продовольствия Канады ежегодно публиковать карты засоления, чтобы помочь рыночной оценке сельхозугодий и вознаградить хозяйства за хорошее состояние почв. Он обращается к научному и профессиональному сообществу с просьбой признать засоленность как серьезную угрозу цивилизации.

Источник