Засоление
почв - это одна из глобальных проблем и существенная угроза для
производства продуктов питания. На фото - из-за засоления, некогда
плодородные, черноземные почвы в Колорадо стали белыми и
непригодными для сельского хозяйства!
Как засоление почв
влияет на урожайность и прибыль?
Многие фермеры сталкиваются с тем, что почва на их полях
имеет высокое засоление. Склонные к засухе регионы,
обеспечивают треть производимого в Мире продовольствия.
Большая часть посевов в этих регионах, находятся в опасности
из-за засоления почв! В Украине около 7 миллионов гектаров
засоленных почв, часто встречаются поля с очень высоким
уровнем засоления – солончаки (степная и лесостепная зоны,
южные регионы Украины, орошаемые поля). В данной статье мы
рассмотрим,
самые главные выращивания
сельскохозяйственных культур на таких почвах и то, какие
культуры для этого можно использовать.
Засоление почв - это одна из
глобальных проблем современного сельского хозяйства. Климат
меняется, становиться более сухим. Вследствие этого все больше
земель подвергаются засолению из-за отсутствия вымывания солей
дождями и неправильного орошения! На фото - засоление земель в
Кахетии, Грузия
На засоленных почвах ничего не
растет, кроме некоторых очень устойчивых к засолению диких растений
- галофильных растений или галофилов. На фото - солянка европейская
/ солерос европейский (Salicornia europaea
L.), произрастающая в соленых низинах Кахетии, Грузии.
Это растение выдерживает длительное затопление концентрированным
солевым раствором. Сильно засоленные земли - непригодны для
сельского хозяйства. Но при меньшем засолении, поля можно
использовать!
Что такое засоление почвы?
В
данном разделе, мы рассмотрим основные термины, относящиеся к
засолению почвы.
Засоление почвы
- это такое состояние почвы, когда водорастворимые соли в зоне
расположения корневой системы растений, препятствуют росту и
развитию сельскохозяйственных культур.
Засоление почвы определяется содержанием в почве солей. Процесс
повышения содержания содержания солей в почве называется соленизацией.
Фильм о том, как
происходит засоление почв и как с ним бороться
Соли встречаются в горных породах, почве и воде.
Засоление почвы может быть вызвано естественными процессами, такими
как выветривание минералов или постепенным уходом океана.
Это также может происходить в результате искусственных процессов,
таких как орошение.
Соли, это вещества, которые образуются в результате химической
реакции кислот и оснований с выделением воды. Они широко
распространены в природе и образуются благодаря естественным
процессам.
Ионы, ответственные за засоление: Na
+ (соли натрия), K + (соли калия), Ca2 + (соли кальция), Mg2 + (соли
магния) и Cl– (хлориды).
В течение длительных периодов времени, когда минералы почвы
выветриваются и выделяют соли, эти соли вымываются или вымываются
(выщеалчиваются) из почвы дренажными водами в районах с достаточным
количеством осадков. Помимо минерального выветривания и эрозии
горных пород, соли также осаждаются в виде пыли и в результате
осадков.
Выщелачивание (вымывание, рассоление) почв
- этовымывание из почвы солей. Выщелачивание (англ.
leaching, lixiviation) - это растворение в жидкости, перевод в
раствор, как правило водный, одного или нескольких компонентов
твердого материала. Выщелачивание можно использовать для уменьшения
содержания солей в почвах. В природных условиях выщелачивание солей
из почвы происходит под действием осадков. Вы должны добавить
достаточно воды с низким содержанием соли на поверхность почвы,
чтобы растворить соли и переместить их ниже корневой зоны. Вода
должна быть относительно свободной от солей (общее количество солей
1500 - 2000 ppm), особенно солей натрия. Количество воды должно быть
достаточным, чтобы растворить соли и вымыть их из верхних слоев
почвы. Выщелачивание засоленных почв способствует освоению почв и
повышению плодородия.
Соли могут накапливаться в засушливых регионах,
что и приводит к образованию естественно засоленных почв. Так
обстоит дело, например, в большей части Австралии и Центральной
Азии.
Засоление
почв увеличивается за счет полива водой, содержащей соли.
Правильное управление орошением может предотвратить накопление солей
за счет обеспечения достаточного количества дренажной воды для
выщелачивания добавленных солей из почвы. Нарушение режима дренажа,
обеспечивающего выщелачивание, также может привести к накоплению
солей. Пример этого произошел в Египте в 1970 году, когда была
построена Асуанская плотина. Изменение уровня грунтовых вод до
строительства привело к эрозии почвы, что привело к высокой
концентрации солей в грунтовых водах. После строительства постоянный
высокий уровень грунтовых вод привел к засолению пахотных земель.
Содовые (натриевые) почвы.
Когда преобладает Na + (натрий),
почвы могут становиться содовыми. Таким образом содовые или
натриевые почвы - это почвы, где преобладают соли натрия. рH
натриевых почв может быть кислым, нейтральным или щелочным.
Содовые почвы в
Австралии: профиль серой дисперсной (натриевой) глины
Натриевые почвы представляют собой особые проблемы, потому что они,
как правило, имеют очень плохую структуру, которая ограничивает или
предотвращает проникновение воды и дренаж. Натриевые почвы, склонны
накапливать определенные элементы, такие как бор и молибден, в
корневой зоне , в концентрациях, которые могут быть токсичными для
растений.
Наиболее распространенным соединением, используемым для
рекультивации натриевых почв, является гипс, и некоторые растения,
устойчивые к солевой и ионной токсичности, могут представлять
стратегии для улучшения. Основной химический метод улучшения таких
почв - это гипсование засоленных почв.
Гипсова́ние почв
— применяемое в сельскохозяйственных целях внесение в почву гипса.
Эта процедура позволяет удалить из почвы избыток обменного натрия,
отрицательно влияющего в первую очередь на физические свойства
почвы. Гипсование является одним из способов химической мелиорации
солонцов и солонцеватых почв. Гипсование эффективно на содовых
(натриевых) почвах. В результате гипсования натрий, растворённый в
почве, замещается кальцием. В итоге улучшаются физические,
физико-химические и биологические свойства почвы, что благоприятно
сказывается на её плодородии. Дозировка гипса определяется тем,
какое количество натрия должно быть замещено кальцием в
корнеобитаемом слое почвы. Обычно это от 3 до 15 тонн на гектар.
Норма гипса рассчитывается по данным аудита полей и результатам
анализа почвы и воды.
Солончаки
- это тип
почвы,
характеризующийся наличием в верхних горизонтах
легкорастворимых солей в количествах, препятствующих развитию
большинства растений. Солончаки формируются в
сухом климате: характерны для почвенного покрова степей,
полупустынь и пустынь.
Солонцы
- это
тип почв, характеризующихся большим количеством натрия в почвенном
поглощающем комплексе иллювиального горизонта. В отличие от
солончаков, солонцы содержат водорастворимые соли не в самом верхнем
горизонте, а на некоторой глубине (обычно около 50-55 см).
Накопление
солей в верхних слоях почвы приводит к гибели даже солеустойчивых
культур, как на данном фото - очень сильное засоление почвы привело
к гибели
люцерны
На фото -
накопление солей на внутренней поверхности оросительной ПВХ трубы в
Бразилии. Трубы забиваются и преждевременно выходят из строя! (Incrustação
salina em cano de irrigação. Acervo do PET-Solos, Departamento de
Ciências Agrárias e Ambientais, Universidade Estadual de Santa Cruz,
Ilhéus, BA, Brasil)
Первичное или
природное засоление почв
- засоление вызванное действием природных факторов и не связанное с
орошением и другой деятельностью человека. В природных условиях соли
образуются из минералов, содержащихся в горных породах и почве.
Вторичное засоление
почв
- засоление связанное с деятельностью человека, обычно происходит в
результате выращивания сельскохозяйственных культур и орошения
полей.
Вторичное
засоление почв происходит вследствие двух основных факторов:
поднятие
солей с нижних горизонтов почвы и подпочвенного слоя,
в результате орошения посевов
Накопление солей на поверхности
почвы. Соленая вода, просачивается на поверхность почвы и
испаряется, оставляя соли на поверхности
Вся оросительная вода содержит растворенные
минеральные соли, но их концентрация
и состав варьируются. Вода с наибольшей концентрацией солей,
приведет к большим проблемам с соленостью и снижению урожая.
На фото - накопление солей на
поверхности почвы возле капельницы в
миндальном саду
Например, при
выращивании
клубники, если соленость
оросительной воды превышает идеальный уровень ЭП (0,7 мСм/см),
произойдет уменьшение урожайности, а при более высоком показателе ЭП
урожайность уменьшается намного больше.
Другой
тип проблемы - это когда уровни натрия высокие по отношению к
кальцию и магнию в почве. Эти почвы очень липкие и скользкие, когда
они насыщены влагой и очень твердые, комковатые и склонны к
образованию корки при подсушивании.
Соотношение адсорбции натрия (SAR) должно определяться в почвенной
лаборатории. SAR представляет собой соотношение натрия к полезным
структурным катионам почвы, кальцию и магнию. Когда значение SAR
превышает 13, почва является «натриевой».
Если SAR превышает 13, а EC больше 4, почва считается «солено-натриевой»
почвой.
Чтобы оценить тип
проблемы засоления, следует провести анализы, как на обрабатываемых
полях, так и рядом, на незатронутых обработкой участках. Анализы
должны проводиться для определения электропроводности ЭП (EC),
pH, насыщения катионного основания и содержания кальция, магния,
натрия и органического вещества.Электропроводность водной вытяжки
из почвы, является показателем концентрации растворенных солей в
почве. По мере увеличения содержания соли также играет роль значение
ЭП (EC).
Влияние засоления почвы на рост и развитие растений
Как засоление
почв влияет на урожайность? При засолении почвы, урожайность
значительно снижается. На засоленных почвах,
многие культуры выращивать нельзя.
Высокое содержание
соли в почве, увеличивает осмотический потенциал почвенного
раствора, "закупоривает" корневые волоски, и препятствует поглощению
воды растениями. Это происходит потому что, молекулы соли крупнее
молекул воды, они препятствуют проникновению воды в корни растений
Растения большинства сельскохозяйственных культур, как
правило, наиболее чувствительны к засолению период всходов и в
начальных фазах развития.
На фото - солевая корка,
образовавшаяся на корневой шейке амаранта. Всходы наиболее
чувствительны к засолению почвы. Большинство всходов амаранта, на
этом поле погибли из-за действия солей и засухи
Большинство сельскохозяйственных культур
снижают урожайность при засолении почв и субстратов при выращивании
их в почве, а также методом гидропоники. Например, клубника очень
чувствительна к уровню засоления.
Влияние уровня засоления
на развитие
клубники,
слева - направо: низкая соленость, средняя соленость, высокая
соленость. Видно, что при высокой солености растения развиваются
слабее, они дают намного меньший урожай
По степени
влияния засоления на
культурные растения, почвы делятся на слабо-, средне-,
сильно- и очень сильно засоленные. Предполагается, что на
слабозасоленных почвах урожай культур в среднем снижается до 25 %,
на среднезасоленных — до 50 %, на сильнозасоленных — до 75 % и на
очень сильнозасоленных — до 100 %.
-----------------------
Засоление почв сильно
снижает урожайность сельскохозяйственных культур, а в некоторых
случаях, делает выращивание сельскохозяйственных культур
невозможным!
-----------------------
Засоление почв - это сложная проблема и стратегия для решения этой
проблемы зависит от результатов анализа почвы и климатических
факторов – нужно определить количественное содержание и тип
присутствующих солей.
Распространение засоления почвы. Карты засоления почвы
Большинство
почв в регионах, склонных к засухе имеют засоление. Так вследствие
отсутствия осадков, соли, находящиеся в почве и подпочвенном слое не
промываются. На фото - почвы в очень сухих предгорьях, на протяжении
вегетационного периода, осадки тут практически отсутствуют, Кахетия,
Грузия
На фото -
засоленные земли и соленые озера, которые образовались в результате
стоков засоленной воды с полей в Грузии. Земли в низинах, вокруг
таких озер имеют сильный уровень засоления, и их лучше не
обрабатывать
Поля
находящиеся в низинах, возле морского побережья, обычно имеют
высокий уровень засоления из-за высокого уровня грунтовых вод,
содержащих большое количество растворенных солей. Часто соленая вода
находится на глубине в 30-100 см! Такая же проблема с засолением
почв, часто наблюдается на пойменных землях в низовьях рек и
дельтах. На фото - посевы сельскохозяйственных культур на засоленных
землях в прибрежной зоне моря, Сиваш
Меры борьбы с засолением почв
Основные меры борьбы с
засолением почв*:
Выращивание устойчивых к засолению почвы
сельскохозяйственных культур - солеустойчивых культур
Выщелачивание почв / промывные поливы
Дренаж
Выращивание кустарников и деревьев, с глубокой корневой системой
Лесополосы
Уменьшение испарения влаги с поверхности почвы, мульчирование и
пластикультура
Химический метод - внесение гипса (эффективен
только на содовых / натриевых почвах)
* В большинстве
случаев действует только комплекс методов, например промывные
поливы, без дренажа, будут неэффективными!
Внесение гипса
на поля - гипсование почв. Гипсование эффективно на содовых
(натриевых) почвах!
Перед тем, как
выбрать методы борьбы с засолением почвы, следует сделать полный
аудит местных условий, сделать анализ почвы и воды, получить
достоверные данные и проанализировать их!
Обращайтесь в Agricultural
Consulting для этого!
Культуры, устойчивые к
засолению почв
Некоторые виды растений более чувствительны к уровню засоления почв,
чем другие, в зависимости от их генетических особенностей. Таким
образом, есть более устойчивые
к засолению сельскохозяйственные культуры!
Влияние уровня
засоления на рост сельскохозяйственных культур
Только несколько
устойчивых к засолению трав растут удовлетворительно
* -
как определено: методом
насыщенныхводой почвенных
паст
**
- диапазон значения солености, при котором урожай можно
рассчитывать, как минимум, на 50% ниже от нормального урожая
По
некоторым данным (Gary S. Banuelos), полевыми культурами, наиболее
устойчивыми к засолению почв являются:
подсолнечник,
горчица,
сафлор, солодка, хлопок, а из
энергетических культур - соляная
трава (Distichlis spicata L.) и тополь.
Также
существуют существенные сортовые различия в
уровне устойчивости различных сортов культур к уровню засоления
почв и к почвам с высокой кислотностью.
Кроме этого,
присутствуют
различия в устойчивости гибридов(F1) и сортов,
и подвоев
в
садоводстве.
Суданская трава на засоленных и
карбонатных почвах, Кахетия, Грузия. Суданка относительно
солеустойчивая культура - при средних и низких уровнях засоления,
она может давать приемлемый урожай.
Следует понимать, что эта культура имеет глубокую
корневую систему
Киноа
- самая устойчивая к засолению культура, среди всех полевых культур. Устойчивость
киноа к солям, зависит от сорта и по данным
разных исследователей, колеблется от
20 до 32dS/m.
Миндаль (Prunus dulcis) обладает
средней устойчивостью к минерализованным, карбонатным и
засоленным почвам. Но сильного уровня засоления он не выдерживает.
Устойчивость миндаля к солям, сильно зависит от подвоя и сорта и по
данным разных исследователей, колеблется от 1,5 до 4,9
dS/m. Более устойчивы к засолению фисташки. На фото -
обследование крупнейшей плантации миндаля в Грузии, 3200 га! Эта
плантация расположена на карбонатных и засоленных почвах Кахетинской
долины.
Обращайтесь для консалтинга по промышленному
садоводству в
Agricultural Consulting!
Многочисленные
исследования подтверждают, что фисташки (Pistacia
Vera)
могут переносить засоление почвы (ECe), подобное
хлопку, до 9,4 dS/m без существенной
потери урожайности
По данным наблюдений,
из садовых культур, высокие уровни засоления выносит шелковица или
тутовник: (Morus alba)
и шелковица чёрная (Morus nigra). На фото -
культурный сорт шелковицы черной
На фото - одинокое дерево
шелковицы, выросшее на побережье моря, где соленая вода находится на
глубине 30-40 см.
Коса Арбатская стрелка, Азовское море. Это единственное
крупное растение в этой местности. Другие кустарники, травы и
деревья, в условиях сильного засоления и пустынного климата не
выжили
Таким образом, современные
исследования влияния засоления почв на развитие растений и их
урожайность, показывают, что существует существенное влияние на
растения. Уменьшить негативные последствия засоления, можно с
помощью правильного орошения, а также благодаря выращиванию тех
культур, которые более устойчивы к засолению!
