ЖУРНАЛ ДЛЯ ОВОЧІВНИКІВ ТА САДІВНИКІВ

Засоление почв и как с этим бороться

Одним из лимитирующих факторов сельскохозяйственного производства всегда оставалась влага. А длительная засуха способна вредить не только растениям, но и их месту обитания — почве.

Одним из лимитирующих факторов сельскохозяйственного производства всегда был и остается водный режим. Особенно дефицит влаги ощущается в южных регионах, а вследствие почвенной засухи появляется и новая проблема – засоление. В литературе критическим засолением считается содержание водорастворимых солей в концентрации 1% от веса почвы. Но эта цифра не слишком практична, когда речь заходит о сельскохозяйственном производстве. Большинство культур угнетается уже при содержании солей в концентрации 0,25%, которую и принято считать порогом засоления. Но в некоторых случаях мелиорация необходима при содержании токсичных солей в концентрации всего 0,05% (0,5 кг на тонну грунта). Как вывод, даже зная точное содержание солей в почве, не всегда можно объективно оценить ситуацию.

Как известно, все соли, подобно магниту, состоят из двух противоположно заряженных частиц: катионов и анионов. Логично, что тип засоления почвы зависит от того, каких частиц больше всего в обеих группах. Анионы представляют, как правило, сульфаты и хлориды (сульфатное, хлоридное, хлоридно-сульфатное и сульфатно-хлоридное засоление), а также карбонаты (и гидрокарбонаты). Ко второму полюсу магнита – к катионам, преимущественно, относят: магний, кальций и натрий (содовое засоление). Не зная химического состава солей в почве, провести их мелиорацию невозможно. Видимых различий между этими типами засоления очень мало, поэтому даже эксперт не сможет с точностью диагностировать проблему визуально.
Первопричиной засоления служит водный режим, который зависит, в наших условиях, от «щедрости» двух основных источников влаги в грунтах: атмосферные осадки и поднятие воды с более низких горизонтов по капиллярам. Если уделить меньше внимания мерзлотному, сезонно-мерзлотному режимам, которые встречаются в северных широтах, то останутся еще 7 режимов. Заболоченные местности наглядно демонстрируют застойный режим. Разумеется, такие почвы непригодны для культивирования без предварительного осушения. Не менее характерен для зоны Полесья намывной режим, основная особенность которого – продолжительное затопление при разливе рек.
Чуть ближе к полевым условиям промывной режим. Он вызывается большим количеством осадков, которые заметно превосходят испарения, поэтому излишки влаги уходят в глубокие горизонты, унося за собой легкорастворимые соли, простые органические вещества и вообще все, что отличает бедные грунты Полесья от плодородных черноземов. Но если к промывному режиму добавляется склон, то качество почв ухудшается вследствие эрозионно-промывного режима. Тем не менее, этот режим делает почвы заметно «пресными».
Не отличается определенностью периодически промывной режим, при котором количество осадков примерно равняется интенсивности испарения, но на практике идеальный баланс наблюдается редко, поэтому такие территории, в зависимости от сезона, подвергаются промывному или непромывному режиму. Чаще всего встречается на переходе из Полесья в Лесостепь (серые лесные почвы).
Логично, что следующие два режима обусловлены дефицитом влаги, а точнее, количество осадков не способно компенсировать потери. Но между ними есть кардинальная разница: при непромывном режиме влага просачивается вниз, но в незначительных количествах (этот режим характерен для черноземов, которые редко обладают высокой водопроницаемостью) и наконец, выпотной режим говорит о неспособности осадков возместить, хотя бы, потери от испарения, которое становится «насосом» для грунтовой влаги. Именно такая ситуация становится основной причиной природного (капилярного) засоления.
Чтобы понять этот процесс, представим кастрюлю с водой. Если поставить ее на огонь, то в какой-то момент вся вода испарится, но соли останутся на стенке кастрюльки. С каждым таким кипячением слой накипи будет лишь толще. Так и происходит засоление почвы: грунтовые воды с довольно высокой минерализацией (содержанием солей) подтягиваются к верху и испаряются, оставляя соль в верхних горизонтах. Логично, что такое засоление – признак неглубокого залегания соленосных пород. В зависимости от глубины залегания грунтовых вод засоленные почвы бывают гидроморфными (водный горизонт довольно высоко – не глубже 3 метров) и автоморфными (горизонт размещен глубже).
Похожим образом возникает вторичное засоление при орошении с одной лишь разницей: соль попадает в почву с поливной водой, то есть, заносится на поле извне. Чтобы сохранить свою землю, в первую очередь, стоит улучшать качество поливной воды.

Грунтовые воды с довольно высокой минерализацией (содержанием солей) подтягиваются к верху и испаряются, оставляя соль в верхних горизонтах

Солончак и солонец

Когда бить тревогу?
Самым опасным стоит считать хлоридное засоление и его производные. В таком случае, 10-25% урожая может теряться при содержании токсичных солей в 0,05-0,15%. При доминировании сульфатов и гидрокарбонатов этот порог подымается до 0,15-0,25%. Свыше этих порогов начинается слабое засоление, а при превышении их вдвое – среднее (потеря урожайности до 50%) и так, вплоть до гибели растений
Среди катионов наиболее вредоносен натрий, но может нанести вред кальций и даже магний. Натрий становится причиной засоления чаще других катионов, особенно в Лесостепи, где он нередко встречается в виде карбонатных соединений. В Степи также доминирует натрий, но чаще в составе сульфатов и чуть меньше – хлоридов. Для сухой степи наиболее характерны хлориды натрия и магния, сульфаты натрия и кальция.
Если же содержание легкорастворимых солей выше 1%, такие почвы называют солончаками. Для них часто характерно образование солевой корки на поверхности. Совершенно отличаются от них солонцы – почвы, основной особенностью которых является не наличие водорастворимых солей, а натрий в ППК (почвенно-поглощающий комплекс). То есть, в теории, соли солончаков находятся в свободной форме (в почвенном растворе) и легко передвигаются с водой, а натрий солонцов связан, подобно тому, как фиксируются калийные удобрения.
Конечно, в обоих случаях причиной становится засоление, но мелиорация этих почв несколько отличается. Одна из возможных причин образования солонцов – рассоление солончаков, содержащих натриевые соли. По факту, в почвенном растворе может находиться нормальное содержание солей, но без должной мелиорации натрий и дальше будет находиться в ППК. Вторая версия – натрий буквально «вытаскивает» с глубоких горизонтов корневую систему растений.
В обоих случаях наличие натрия смещает реакцию среды в щелочную сторону (но если засоление кальциевое или магниевое, чаще всего сохраняется нейтральная среда). Совсем напротив, третий тип почв – солоди, характерен кислой средой. Причиной образования солодей становится не дефицит влаги, а напротив, избыток. Считается, что эти почвы тоже появляются с солончаков, поэтому в них часто наблюдается высокое содержание натрия, до 10% от ЕКО (Емкость катионного поглощения), но обилие влаги создает условия для большого присутствия в ЕКО водорода и алюминия, что и становится причиной кислой среды. Куда большую роль играет содержание натрия в ЕКО для солонцеватых почв. К таким относят при наличии первого больше 1% ЕКО. До 3%-го содержания почвы считаются слабосолонцеватыми, 3-6% – среднесолонцеватые, 6-10% – сильносолонцеватые, 10-20% – очень сильносолонцеватые и более 20% — солонцы.
Солончаки делятся на типичные (до поверхности грунта поднимаются капилярные воды, минерализацией 50 г/л и более), луговые (отсутствие дренажа, избыток влаги с не такой выраженной минерализацией), вторичные (при вторичном засолении), а также соровые (на дне высыхающих озер), болотные (по периферии болот), приморские, пустынные.

Первичная диагностика
Высокое содержание солей очень сильно влияет не только на комфорт существования растений, но и на свойства почвы.
Довольно сложно диагностировать засоление почвы, ведь основной визуальный симптом проблемы – появление кристаллов солей (солевые выцветы) на поверхности почвы или ее отдельных структурных частичках. Но это уже не только повод задуматься, а свидетельство довольно серьезной проблемы и, к счастью, до такого доходит редко. Есть и другие симптомы, например, образование корки, но к причинам ее появления можно отнести далеко не только концентрацию солей.
Очень темная и почти всегда влажная на ощупь земля – признак доминирования гигроскопических солей (хлоридов кальция и магния). При наличии большого количества мирабилита (сульфат натрия), почва может становиться рыхлой. Черный цвет солончака – признак высокого содержания карбоната натрия. При таком засолении, органические вещества выступают наружу и накапливаются в виде пленки.
Узнать в лицо солонцы поможет светлый верхний горизонт. Эти почвы становятся очень плотными при пересыхании, а при увлажнении заметно набухают и становятся липкими, что очень усложняет обработку поля. Часто встречается глыбистая структура почвы (комки грунта, размером более 5 см), а также – глянцевая пленка на их поверхности. Но похожие симптомы, например, светлый окрас, имеет дегумификация почвы, кислотная и некоторые другие формы деградации.

Агрохимический анализ
Даже один из вышеперечисленных симптомов – весомый повод провести агрохимический анализ почвы. От его результатов зависит успешность мелиорации. Стоит обратить особое внимание на следующие показатели.
Щелочная реакция среды будет свидетельствовать об осолонцевании почвы (наличие натрия). pH 7,5-8 говорит о слабом развитии процесса, 8-8,5 – о среднем, 8,5-9 – сильное развитие и более 9 – критическое. Для первичного анализа достаточно карманного pH-метра.
Другой прибор, TDS-метр, поможет определить засоление почвы. Но нужно понимать, что результаты этого исследования не слишком достоверны. Если почва слишком сухая, концентрация солей повысится и наоборот. Поэтому диагноз «засоление» нужно ставить, исследовав не почвенный раствор (TDS-метром), а пробу грунта (лабораторное исследование).
Только полноценная диагностика поможет установить тип засоления. И следующий шаг – разработка системы мелиорации.

Мелиорация засоленных почв
Самым радикальным способом мелиорации засоленных почв (солончаки) считается промывка. Но если мы вспомним кастрюлю, то станет понятно, что недостаточно просто добавить чистой воды и не выливать ее из посуды, а снова закипятить. Поэтому, обеспечив почву большим количеством воды, нужно еще и создать ей возможность выхода за границы поля. По этой причине промывку начинают с первого шага — создания дренажной системы.
Нормы расхода воды зависят от многих факторов: степень засоления, гранулометрический состав, глубина залегания грунтовых вод. Реальные цифры могут колебаться от 3 до почти 20 тысяч м3/га. В случае натриевого засоления, после промывки наш солончак, скорее всего, станет солонцом. Нельзя исключать роль и фитомелиорации, но промывка будет дешевле и быстрее. Гипсование почвы имеет место быть только при высоком содержании натрия или магния ([Mg]>30% ЕКО), кальциевое засоление не решается внесением гипса (по своей сути, гипсовые материалы – это сульфат кальция).
Мелиорация солонцов гораздо сложнее. Так как натрий уже связанный в ППК (почвенно-поглощающий комплекс), промывка может лишь усугубить ситуацию. Тем не менее, в некоторых случаях также стоит создать дренажную систему, чтобы избежать вторичного засоления и позволить натрию вымываться.
Для мелиорации солонцов гипс стоит считать средством №1, но не единственным.
Даже сам по себе дренаж является одним из способов мелиорации таких почв и называется гидротехническим.
К физическому способу относятся мелиоративные приемы обработки почвы: рыхление водонепроницаемого горизонта без выноса его на поверхность.
Так ярусная вспашка на глубину 40-50 см не затронет верхний плодородный слой, но поменяет местами солонцеватый и карбонатный горизонты, частично их смешав. А на солонцах с близким залеганием природного гипса используют плантажную вспашку на глубину 55-60 см, что позволяет вынести на поверхность 5-10 см слоя, содержащего карбонаты и сам гипс, благодаря чему почва пройдет процесс самомелиорации. После такой обработки почвы поле оставляют под черным паром или пропашными культурами.
Химический способ – это внесение гипса и других мелиорантов на основе кальция, органических веществ, мобилизаторов кальция и искусственных структурообразователей.
Следует понимать, что при внесении гипса в почвенный раствор поступает сульфат натрия, а для его промывки и необходим дренаж.

Последний, но не менее стоящий внимания способ – агробиологический. Он основан на выращивании культур, корневая система которых разрыхляет водонепроницаемый слой, что создает дренаж. К таким культурам относится донник, просо, суданская трава, сорго. Наилучшие результаты достигаются при комбинировании всех 4-х способов в одной системе.

Солеустойчивость культур
Ну и последнее, что стоит учесть – разные культуры неодинаково себя ведут на засоленных почвах. Так, например, огурцы, лук, чеснок, морковь, яблони и груши не любят засоление. Производителям тепличной продукции может быть особенно знакомой «нежность» огурцов, которые при высоком показателе EС даже не прорастают. Перец, помидоры, капуста немного более устойчивы к засолению. Устойчивее всех столовая свекла – выдерживает концентрацию солей до 0,7%.
Внесение гипса может снижать эффективность некоторых азотных удобрений. Если будет применяться промывка, не стоит вносить нитратную форму азота. Может снизиться эффективность и калиевых удобрений (в виду их высокой растворимости). С другой стороны, физиологически кислые удобрения могут ускорить растворимость гипса и положительно повлияют на щелочные почвы. Нельзя гипс совмещать с золой из-за ее выраженных щелочных свойств.
В завершение хочется добавить, что мелиорация засоленных почв – процедура, часто требующая больших затрат. Земля – это основное средство, нужное для производства сельскохозяйственной продукции. Понимая это, каждый из нас должен относиться с уважением к ней, не нарушая ее естественных процессов.

Расчет нормы гипса
Расчет нормы гипса невозможен без результатов агрохимического анализа. Так при невысоком содержании натрия и нейтральной среде дозу гипса рассчитывают по следующей формуле:
Д=0,086*Na*h*d (т/га)
где Na – содержание натрия (мг.-экв./100 г почвы);
h – глубина проведения мелиорации (см);
d – плотность почвы (г/см3)
При содержании натрия более 20%, используют другую формулу:
Д=0,086*(Na-0,1 ЕКО)*h*d (т/га)
ЕКО – емкость катионного обмена (мг-экв./100 г почвы).
Третья формула нужна для мелиорации солонцев содового засоления.
Д=0,086*((Na-0,1 ЕКО)-S-M)*h*d (т/га)
где S – содержание CO3 + HCO3 в водной вытяжке (мг-экв./100 г почвы);
M – содержания Ca2+ + Mg2+ в водной вытяжке (мг-экв./100 г почвы).
И наконец, для магниевых солонцов используют формулу
Д=0,086*((Na-0,1 ЕКО)+Mg-0,3 ЕКО)*h*d (т/га)
где Mg – содержание поглощенного магния (мг-экв./100г почвы).
Полученная доза внесения применима для чистого гипса, фосфогипса. Могут использоваться другие мелиоранты, в которых содержание гипса ниже, учитывать нужно и влажность. При использовании других мелиорантов используют поправочные коэффициенты. 1 т хлорида кальция соответствует 0,85 тоннам гипса, сульфата железа – 1,62 т гипса, серной кислоты – 0,57 т, серы – 0,19.

Владимир Горный