Загрязнение почв при засолении

Засоление — накопление как растворимых солей, так и об­менного натрия, снижающих продуктивную способность почв.

Засоленные почвы включают солончаковатые (с высоким содержа­нием растворимых солей), солонцеватые почвы (с содержанием более 5—10 % обменного натрия), а также солончаки и солонцы.

Обычно засоленные почвы характерны для засушливых и полуза­сушливых зон мира.

В зонах с высокой влажностью растворимые соли, содержащиеся в почвах или образующиеся в процессе почвообразования, вымываются и могут достигать грунтовых вод и далее рек, озер, морей и океанов.

Засоление почв происходит или иногда усиливается в результате применения орошения. Все поливные воды содержат различные коли­чества растворимых солей, которые, даже если их содержание незначи­тельное, могут накапливаться в плохо дренируемых почвах. В услови­ях нерационального орошения при потерях воды из подводящих каналов и использовании высоких норм полива без обеспечения не­обходимого дренажа может происходить быстрое повышение уровня грунтовых вод. Одновременно с повышением уровня грунтовых вод до 1—2 м от поверхности почвы значительные количества воды подни­маются по капиллярам в корневую зону растений, из которой она мо­жет испаряться, а растворенные в ней соли накапливаются в этой зоне. Таким образом, как грунтовая, так и поливная вода может участвовать во вторичном засолении почв, вызывая их загрязнение. В настоящее время площадь орошаемых земель в мире составляет 230-240 млн. га, из которых около 200-300 тыс. га еже­годно теряется вследствие засоления. Считается, что общая площадь непродуктивных засоленных почв, бывших когда-то плодородными, составляет в различных странах не менее 20-25 млн. га.

Вторичное засоление почв обусловлено:

— повышением уровня минерализованных грунтовых вод;

— изменением водного режима при затоплении попеременно засоле­ние-рассоление;

— усилением процесса капиллярного подъема влаги из грунтовых вод вследствие неправильной агротехники, избыточного выпаса скота;

— орошением водами низкого качества;

— выворачиванием на поверхность засоленных слоев.

Избыток растворимых солей в почвах негативно сказывается на развитии растений. Содержанием растворимых солей в почвах в концентрации меньше 0,10 мас.д., % можно пренебречь. Содержание 0,10-0,15 мас.д., % могжет быть предельным для очень чувствительных культур, 0,15-0,35 мас.д., % вредно для большинства культур; почвы с массовой долей солей 0,35-0,70 % пригодны только для устойчивых культур, а при содержании водораст­воримых солей более 0,70 мас.д., % можно возделывать только очень устойчи­вые культуры.

К засоленным почвам относятся солончаки и солонцы.

Солончаки. Почвы, весь профиль которых, в том числе и поверхностные горизонты, содержат много легкорастворимых солей (от 0,6 до 3 мас.д.,% и более). При высокой концентрации их в почвенном растворе нарушается снабжение растений водой и элементами питания. Поэтому растительность на солончаках отсутствует или представлена лишь галофитами – солянками.

Солончаки формируются преимущественно по пониженным элементам рельефа (впадины, приозерные террасы и т. д.), а также по берегам морей и соленых озер. Основное условие, способствующее образованию солончаков, – накопление солей в почвообразующих породах (автоморфные солончаки) и в грунтовых водах (гидроморфные солончаки). При близком залегании минерализованных вод, в условиях выпотного водного режима, развивается солончаковый процесс. Солончаки подразделяются в зависимости от состава солей, который устанавливается по соотношению анионов и катионов, например, хлоридно-натриевый, хлоридно-сульфатный, кальциево-натриевый, сульфатный, кальциево-магниевый и т. д. Наиболее вредны для растений натриевые соли (NaCl, NaHCO₃ + Na₂CO₃)_.

Солончаки относятся к почвам с малым содержанием гумуса и элементов питания. Реакция этих почв слабощелочная (pН 7,3–7,5); в содовых солончаках щелочность резко увеличивается и рН достигает 9–11. Солончаки характеризуются низким природным плодородием.

Солонцы. Солонцами называются почвы, в иллювиальном горизонте которых в поглощенном состоянии содержится большое количество обменного натрия и магния. Легкорастворимые соли в солонцах, в отличие от солончаков, накапливаются на некоторой глубине, а верхняя часть профиля их практически не содержит.

Солонцы и солонцеватые почвы формируются по различным пониженным элементам рельефа – впадинам, слабодренированным, равнинным участкам, по террасам рек. Но в отличие от солончаков участки с солонцами и солонцеватыми почвами промываются на некоторую глубину, поэтому их верхние горизонты почти не содержат легкорастворимых солей.

Основное условие для развития солонцового процесса – накопление большого количества натриевых солей в почвенном растворе. Они могут накапливаться в результате рассоления солончаков и биогенным путем, при минерализации органических остатков степной и полупустынной растительности – полыней, солянок и др.

Натрий затем вытесняет из почвенного поглощающего комплекса катионы Са²⁺, Mg²⁺. Почва теряет агрегатное состояние. Коллоиды из осадка – геля – переходят в золь (процесс пептизации) и приобретают подвижность, вымываясь из верхних горизонтов почвы. При высоком содержании натрия в условиях сильнощелочной реакции увеличивается растворимость всех органических и минеральных соединений, они также вымываются на глубину увлажнения почвы. На этой глубине под действием солей-электролитов вымываемые коллоиды коагулируют, превращаются в гели, их накопление приводит к образованию иллювиально-солонцового горизонта. Неблагоприятные, отрицательные свойства солонцов сосредоточены в солонцовом горизонте.

Особенно неблагоприятны физические свойства солонцов. Во влажном состоянии почва набухает, становится вязкой и липкой, плохо водопроницаемой, в сухом состоянии настолько уплотняется, что не поддается обработке.

Солонцы характеризуются низким естественным плодородием. Для их использования необходимы комплексные мероприятия и в первую очередь гипсование в условиях орошения или глубокого увлажнения. При этом происходит обменная реакция, натрий из ППК вытесняется кальцием гипса, образующаяся нейтральная соль Na₂SO₄ вымывается вниз по профилю. Гипс и карбонаты для улучшения солонцов можно использовать из самого профиля почвы путем глубокой вспашки (прием самомелиорации солонцов). Наибольший эффект от этого приема достигается при орошении (или накоплении влаги), внесении органических и минеральных удобрений, посеве трав.