Засоление почв. Комплекс мероприятий по борьбе с засолением почв

⇐ ПредыдущаяСтр 6 из 8Следующая ⇒

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

NaCl	Na₂SO₄	Na₂CO₃
MgCl₂	Mg SO₄	Mg CO₃
CaCl₂	Ca SO₄	Ca CO₃

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

Формула	Минерал	Хим. название	Описание некоторых свойств
CaCO₃	Кальцит, арогонит, ватерит	Карбонат кальция	В связи с малой растворимостью CaCO₃безвреден для большинства растений, карбонатные горизонты часто сильно сцементрированны и трудно проницаемы для корней растений
MgCO₃	магнезит	Карбонат магния	Растворы MgCO₃обладают высокой щелочностью, что угнетает растение
Na₂CO₃· 1OH₂O	Нахколиттрона, нитрит, терманатрит	Карбонат натрия	Крайне токсичен для растений из-за высокой растворимости(178 г/л) и высокой щелочности раствора (pH 10-15)
K₂CO₃	Поташ	Карбонат калия	Токсичен для большинства растений
CaSO₄·2H₂O CaSO₄	Гипс, селенит, алебастр, ангидрит	Сульфат кальция	Не оказывает отрицательного действия на растения в связи с низкой растворимостью (1, 9 г/л). Высокая концентрация гипса способствует образованию сплошной губчатой массы, непроницаемой для воды, воздуха и корней растений, что приводит к угнетению растений и их гибели.
MgSO₄·7H₂O	эпсомит	Сульфат магния	Обладает высокой растворимостью (252 г/л) и характеризуется крайне высокой токсичностью для растений
Na₂SO₄ Na₂SO₄·1OH₂O	Тенардит, мирабилит	Сульфат натрия	Токсичность в 2-3 раза ниже по сравнению с MgSO₄
NaCl	галит	Хлорид натрия	Одно из распространенных и токсичных веществ засоленных почв из-за физиологической активности и высокой растворимости (264г/л)
KCl	Сильвин, карналлит	Хлорид калия	В засоленных почвах концентрация KCl редко достигает значений, при которых проявляется его токсичное действие
MgCl₂	бишофит	Хлорид магния	Вследствие высокой растворимости (353 г/л) обладает высокой токсичностью

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

неустойчивые	среднеустоичивые	устойчивые
Полевые культуры
фасоль	Рожь, пшеница, сорго, кукуруза, подсолнечник, рис, лён, соя, бобы конские, горох	Ячмень, сахарная свекла, рапс, хлопок
Овощные культуры
Редис, сельдерей	Томат, перец, капуста, морковь, салат-латук, лук, тыква, огурец	Свекла столовая, спаржа шпинат, капуста листовая
Кормовые травы
Клевер ползучий, лисо - хвост, клевер гибридный, клевер луговой, кровохлёбка маленькая	Донник белый, жёлтый, индийский, кострец, канареечник клубненосный, волоснец безостый, клевер земляничный, суданская трава, люцерна, овсяница луговая, кострец безостый	Бескильница, бермудская трава, пырей высокий, кострец, волоснец канадский, пырей американский, овсяница высокая
Плодовые
Груша, яблоня, грейпфрут, лимон, апельсин, миндаль, абрикос, персик, слива	Гранат, инжир, оливковое дерево, виноград	Финиковая пальма
Кустарники
Калина, роза, фейхоа	можевельник	Олевндр, лисохвост

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

Таблица 17

Сельскохозяйственные растения	% солей по весу
Пшеница, овес, просо, горох, люцерна, египетский хлопчатник	0, 1 – 0, 4
Американский хлопчатник, ячмень, рожь, тимофеевка, ежа сборная	0, 4 – 0, 6
Корнеплоды, капуста, сорго, овсяница, свекла сахарная, райграс итальянский	0, 6 – 0, 8
Пырей, костер безостый, райграс французский	0, 8 – 1, 0

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.

Схема 1.

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

C s* доп

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.

Самомелиорация – 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.

В практике принято считать, что промывку нужно применять на почвах, содержащих более 0, 02 – 0, 03% хлора в метровом слое, чтобы к моменту посева содержание иона CL в этом слое не превышало 0, 01 % по весу.

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 (Nа₂SO₄ 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.

⇐ Предыдущая 1 2 3 4 567 8 Следующая ⇒