Проблема повышения засоленных земель статьи. Экологические проблемы сельскохозяйственного землепользования засоленных земель в первой агроклиматической зоне ставропольского края. Российская академия сельскохозяйственных наук

эпохи, так и сегодня, определялся одним - возможностью доступа к тем или иным природным ресурсам.

По масштабам распространения экологические проблемы можно подразделить на:

Локальные: загрязнение подземных вод токсичными веществами,

Региональные: повреждение лесов и деградация озер в результате атмосферных выпадений загрязнителей,

Глобальные: возможные климатические изменения вследствие увеличения содержания углекислого газа и других газообразных веществ в атмосфере, а также истощения озонового слоя.

Индустриализация значительно увеличила власть людей над природой и в то же время уменьшила численность населения, живущего в непосредственном контакте с ней. В результате люди, особенно в промышленно развитых странах, еще сильнее уверились в том, что их назначение состоит в покорении природы. Многие серьезные ученые убеждены, что, пока будет сохраняться подобное мироощущение, будут продолжать разрушаться и системы жизнеобеспечения Земли.

Формирование экологического мировоззрения опирается на осознание необходимости ограничения потребления. Но при этом вовсе не отвергается известная социальная формула: «от каждого по способностям, каждому - по потребностям». Она точно отражает острейшие социально-экологические проблемы современности. Под потребностями подразумевается нужда в чём-либо объективно необходимом для поддержания жизнедеятельности и развития организма.

А это, прежде всего, полноценное питание и благоприятные для жизни экологические качества окружающей природной среды.

Два - три десятилетия назад популяризаторы экологических идей видели свою главную задачу в том, чтобы вызвать обеспокоенность общества состоянием природной среды. К концу 80-х годов казалось, что в нашей стране эта цель достигнута. В 1991 году экологические проблемы, по мнению россиян, занимали второе место среди проблем, стоящих перед человечеством. В настоящее время рейтинг экологических проблем на порядок понизился и продолжает падать.

В числе важнейших путей решения экологических проблем большинство исследователей также выделяет внедрение экологически чистых, мало- и безотходных технологий, строительство очистных сооружений, рациональное размещение производства и использование природных ресурсов.

Хотя, несомненно, - и это доказывает весь ход человеческой истории - важнейшим направлением решения стоящих перед цивилизацией экологических проблем стоит назвать повышение экологической культуры человека, серьезное экологическое образование и воспитание, все то, что искореняет главный экологический конфликт - конфликт между дикарем-потребителем и разумным обитателем хрупкого мира, существующий в сознании человека.

1. С.Н. Бобылёв. «Экономика природопользования»; М: ТЕИС, 1997

2. К.В. Папенов. «Экономика природопользования»; М: Московский университет, 1997

3. М.Н. Чернова. «Основы экологии»; М: Просвещение, 1997

4. Экология: Познавательная энциклопедия, М.:Т1МЕ^ШЕ,1994

А.У. Исаева, А.А. Ешибаев, У. Касабаева

Южно-Казахстанский государственный университет им. М. Ауезова НИИ промышленной экологии и биотехнологии г. Шымкент, Республика Казахстан

ПРОБЛЕМЫ ВОЗВРАТА ЗАСОЛЕННЫХ ПОЧВ В ЗЕМЛЕПОЛЬЗОВАНИЕ

В данной статье приведены результаты исследований по улучшению физико-химических свойств засоленных серо-бурых почв Южного Казахстана. Установлено, что применение природных инертных веществ и ряда микробиологических приемов позволяет оптимизировать условия засоленных серо-бурых почв для нормального роста и развития ряда культурных растений.

Засоленные почвы в общем объеме земельных ресурсов Южно-Казахстанской области (ЮКО) занимает 2200,6 тыс. га., еще 1009,5 тыс. га приходятся на долю солонцов и солонцовых комплексов . Эрозийные процессы являются одной из основных причин увеличения площадей засоленных почв области. Так, по данным Управления природных ресурсов и регулирования природопользования ЮКО, за последнее десятилетие из общей площади орошаемых земель 35% оказались подверженными процессам вторичного засоления . Повышенные концентрации легкорастворимых солей в почве приво-

дит к деградации исторически сложившихся фитоценозов и снижению урожайности сельскохозяйственных культур. В связи с этим рациональное использование земель и возврат засоленных почв в сельскохозяйственное землепользование составляют важную задачу экологических исследований.

Разновидности серо-бурых почв, характеризующихся высоким солесодержанием, распространены в районах, расположенных по левобережью реки Сырдарья, которые являются зонами интенсивного развития животноводства. Земледелие в этих районах возможно только на территориях, где применяется смыв избыточного количества солей с поверхности почв.

Серо-бурые почвы содержат большое количество легкорастворимых солей (начиная с 30 см) и карбонатов в верхнем слое. Почва покрыта 3-5 см пористой коркой, под которым расположен слоева-тый горизонт мощностью в 5-7 см. Содержание гумуса до глубины 35 см постепенно снижается от 0,8 до 0,25%. Емкость поглощения не превышает 5-10 м.экв. на 100 г почвы. Содержание подвижных форм азота и фосфора составляет 0,04-0,07 и 0,07-0,15% от удельного веса. Результаты химических анализов показали, что в катионно-анионном составе водной вытяжки этих почв преобладают ионы кальция (Ca2 - 1,15 ммоль/100 г), хлора (Cl- - 1,91 ммоль/100г) и натрия (Na+ - 17,39 ммоль/100г), а общий объем солесодержания 4,4±0,5%. Кислотность почвенного раствора колеблется в пределах 8,5 -9,0. Высокое солесодержание и низкий уровень подвижных форм биогенных элементов служит лимитирующим фактором для роста и развития растительности.

Растительное сообщество природных ландшафтов распространения серо-бурых почв характеризуется своей малочисленностью, среди которых доминируют Artemisia vulgaris, Peganum harmala и Psoralea drupacea Bunge. Доля этих видов в сообществе составляет 87,4±5,9%, а остальная часть фитоценоза представлена эфемерной растительностью. А растительность территории с высоким содержанием (3,0-5,0%) легкорастворимых солей представлена не многочисленными видами галофитной экологической группы растений как Kalidium foliatum (Pall) Mog, Halimocnemis villosa Kar. Et. Kir и Salsola implicata Botsch. Повышение концентрации солей в почвах агроландшафтов приводит к снижению качества получаемой продукции. Урожай зерновых культур, выращенных на таких почвах характеризуется низкими хелбопекарными свойствами, причиной которого является снижение количества белков и клейковины в зерне. В настоящее время эта проблема решена для почв, засоленность которых не превышает 1,0%. Результатами отдельных исследований, проведенных в районах Приаралья установлено, что применение научно-обоснованных параметров агротехники позволяет значительно повысит качество производимой продукции . Однако в случаях высоких концентрации легкорастворимых солей в почве агротехнические меры не обеспечивают желаемого уровня коррекции параметров физико-химических свойств этих почв. В связи с этим нами были проведены исследования по изучению возможности оптимизации условий сильно засоленных серо-бурых почв (содержание солей 4,4±0,5%) для жизнедеятельности растений. Основными объектами исследования были вспученный вермикулит и бактериальный раствор Thiobaccilus ferroxcidans, содержащий Fe3 в количестве 8,9 г/л.

Результатами исследований установлено, что на нативных пробах серо-бурых почв с указанным уровнем солесодержания культурные виды растений всходов не образуют. Применение вермикулита в количестве 20% от удельного веса почвы значительно улучшает условия для прорастания семян и роста ряда культурных растений. Указанное количество вермикулита способствовало улучшению структуры, аэрационных и других свойств серо-бурых почв. Однако параметры кислотности среды существенно не изменилось, рН среды снизилось от 9,0 до 8,1. Изученные виды растений в этом варианте опыта, в отличие от варианта без применения вермикулита, образовали всходы. При этом показатели всхожести семян составило: у пшеницы яровой - 13,4±1,4%., ячменя ярового - 35,5±2,7%., кукурузы посевной - 41,5±3,7%, нута посевного -12,7±1,1%. Однако растения характеризовались медленным темпом роста и по биомассе отставали от контрольного варианта (вариант опыта на типичном сероземе) на 45,6±3,8 - 60,6±6,5%, что свидетельствует об ингибировании процессов метаболизма. При этом наименьшие показатели были получены у яровой пшеницы и нута посевного.

Анализ результатов варианта опыта с применением бактериального раствора (20% вермикулит + 0,3л/кг почвы бактериальный раствор трех валентного железа) показал, что сочетание этих факторов способствует снижению кислотности среды до 6,7 - 7,2 и нейтрализации негативного воздействия излишних концентрации солей . О чем свидетельствует морфометрические показатели изученных культур: у пшеницы яровой и ячменя ярового всхожесть семян повысилась до 85,8±7,5 и 92,6±8,8%; у кукурузы и нута посевного этот показатель составил 97,6±8,5 и 98,9±8,2%. Рост, развитие и морфомет-рические показатели растений в этом варианте опыта были аналогичными показателям контроля на типичном сероземе. В условиях вегетационных опытов все виды изученных культурных растений образовали нормально развитые генеративные органы и урожай семян.

Полученные результаты позволяет сделать вывод о том, что применение природного инертного материала как вермикулит и использование жизнедеятельности железоокисляющих бактерий в улучшении физико-химических свойств сильно засоленных почв является перспективным.

Список использованных источников

1. Состояние природных ресурсов и регулирования природопользования по ЮжноКазахстанской области: отчет Управление природных ресурсов и регулирования природопользования Южно-Казахстанской области за 2000-2008 г.г.- Шымкент, 2008.- С- 178-223. - Инв.№ 01447634.

2. Анзельм К.А., Сарбасов А. «История освоения и мелиоративное состояние оршаемых земель в зоне Арысь-Туркестанского канала»./ науч. публицистический журнал «Водное хозяйство Казахстана», №1. Алматы. -2008.-С.-52-60

Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст . Статьи высылаются в формате

ПАНКОВА Е.И. - 2015 г.

Аннотация

Цель. Оценка экологических проблем и разработка предложений по выявлению, анализу, состоянию засоленных, солонцеватых и солонцовых земель и по их эффективному использованию земель сельскохозяйственного назначения в I агроклиматической зоне Ставропольского края.

Методы. Исследования по мониторингу земель сельскохозяйственного назначения проводились современными методами, включающими в себя как дистанционное зондирование, так и ежегодные локальные обследования по районам I агроклиматической зоны Ставропольского края. На основании этого земли сельскохозяйственного назначения разделили на четыре группы: высокопродуктивные, продуктивные, низкопродуктивные и непродуктивные.

Результаты. Установлено, что территория I агроклиматической зоны более чем на 95% представлена землями сельскохозяйственного назначения и за 16-летний период исследований площадь данных земель увеличилась на 27906 га. Засоление земель носит глобальный характер, так как общая площадь угодий, имеющих степень засоления, составляет 644334 га, то есть более 37% земель сельскохозяйственного назначения в данной агроклиматической зоне уже засолены в различной степени. Кроме этого, здесь широко распространены солонцеватые и солонцовые комплексы.

Выводы. Нами установлено, что для повышения эффективности использования данных земель необходимо их качественное зонирование с последующей разработкой агромелиоративных мероприятий. Данное разделение земель отражает их качественное состояние, степень подверженности различным деградационным процессам, возможность дальнейшего использования земель, комплекс мероприятий по сохранению, восстановлению и охране этих угодий и закрепление соответствующего статуса конкретной зоны на основе разработанного регламента.

For citation:

Loshakov A.V., Klyushin P.V., Shirokova V.A., Khutorova A.O., Savinova S.V. ENVIRONMENTAL PROBLEMS OF TREATMENT OF SALINE LANDS FOR AGRICULTURAL NEEDS IN THE FIRST AGRO-CLIMATIC ZONE OF THE STAVROPOL TERRITORY. South of Russia: ecology, development . 2019;14(1):105-116. (In Russ.) https://doi.org/10.18470/1992-1098-2019-1-105-116

ISSN 1992-1098 (Print)
ISSN 2413-0958 (Online)

Данной проблеме посвящена обширная научная литература на разных языках. Автор публиковал немало книг и статей, рассматривавших пути преодоления вторичного засоления почв при орошении. Ряд предварительных соображений по этой проблеме высказан выше. В настоящем разделе хотелось бы рассмотреть эту проблему специально.
Искусственное орошение больших территорий представляет собой исключительно могущественное воздействие техники на природный ландшафт. Орошение своим воздействием захватывает толщи земли порядка десятков и сотен метров, оказывает влияние на десятки метров приземного слоя воздуха и сказывается на водном и солевом режиме значительной части бассейна речной системы, на устьевой части реки и на прибрежной части моря. За немногими исключениями, современные оросительные системы в общем строятся и функционируют примерно на том же уровне, что и в Древнем Египте, Вавилоне или Хорезме. Проводящая оросительная сеть каналов обычно сооружается в земле без гидроизоляции. Потери транспортируемой воды в крупных каналах, если они не облицованы, достигает 40-45% водозабора. Вода на полях распределяется с помощью временных небольших каналов и поливных борозд. Почти все оросительные системы берут в свои пределы и распределяет на поля и на пустующие территории огромные количества избыточных масс воды. Все это вместе приводит к тому, что фактический коэффициент полезного действия большинства оросительных систем составляет величину порядка 30-50%. Это значит, что 50-70% воды, поступающей через головное сооружение в оросительную систему, теряется на фильтрацию в каналах, на полях и на затопленных избыточными водами пространствах. Поэтому важнейшим условием предупреждения на оросительных системах вторичного засоления и заболачивания с выпадом больших пространств земель из сельскохозяйственного оборота является прежде всего техническое усовершенствование самих оросительных систем и высокая культура водоиспользования. Вводя усовершенствования в технологию и техническую оснащенность оросительных систем (лотки, гидроизоляция, трубопроводы, дождевальные машины, планирование и точное распределение воды в соответствии с нуждами растений и свойствами почвенного покрова), можно обеспечить коренное улучшение водоиспользования и поднять коэффициент полезного действия до величин порядка 80-85%.
И все же опасность засоления орошаемых почв и заболачивания оросительных систем не снимается даже при улучшенной технологии и оснащенности оросительных систем. Дело в тем, что орошение коренным образом меняет природный водный и солевой баланс территории. Большинство степей и пустынь, как показано вше, естественным дренажем и оттоком грунтовых вод не обеспечено. Поэтому на новых оросительных системах при бездренажном орошении происходит подъем уровня грунтовых вод иногда со скоростью 0,5-1 м и даже 3-4 м в год. Подпочвенные соленые воды подтопляют поверхность, вызывают заболачивание и засоление орошаемых земель. He подвергаются засолению или заболачиванию в течение многих столетий и даже тысячелетий использования лишь такие оазисы, которые обладают хорошим естественным дренажем (свободный отток грунтовых вод), например Ташкентский или Самаркандский.
По сведениям ФАО, не менее 50% площади орошаемых земель мира засолено, дают сниженную продукцию или выпали из земледелия полностью. Ежегодно выпадают из использования сотни тысяч гектаров поливных земель вследствие засоления. По грубым оценкам экспертов, человечество потеряло от засоления многие миллионы гектаров ранее плодородных земель.
По данным Эль-Габали, во всех странах Ближнего и Среднего Востока и Северной Африки (от Афганистана до Марокко и Сенегала) орошаемое земледелие глубоко страдает от засоления почв, вызванного отсутствием или недостаточностью дренажных устройств, от плохого качества поливных вод, от непонимания земледельцем необходимости промывок при освоении засоленных почв и промывного режима при поливах. В бассейнах рек Тигра, Евфрата, Инда Нила засоление орошаемых почв известно уже тысячелетия. Пакистан, Египет, Ирак, Сирия настойчиво ведут борьбу с засолением почв. И тем не менее в последние десятилетия засоленность почв растет и составляет 30-50% (Сирия, Ирак) и даже 80% (Пакистан) орошенной поверхности. Отсутствие дренажных сооружений и неосторожное использование речных или подземных вод повышенной минерализации -главные причины растущей засоленности почв. Это сказалось даже в орошаемых районах Австралии, США, Мексики, Аргентины.
В Австралии (Северная Виктория) засолены почвы на огромной территории (80 тыс. га), и грунтовые воды там имеют часто концентрацию до 10-40 г/л. Пока еще серьезные успехи в мелиорации этих земель не получены. Вероятно, промывка и глубина закладки дрен и и понижение уровня соленых грунтовых вод были недостаточными. Автору лично пришлось видеть в Австралии большие массивы вторично засоленных почв в долине р. Мюррей.
В Патагонском районе Аргентины 40 000 га земель, орошенных в XIX в., ныне на 50% засолены вследствие переполивов, больших потерь воды в каналах и недостаточности дренажа. Были надежды на то, что дождевальные методы орошения, а в последнее время так называемое "капельное орошение" предупредят засоление почв.
Конечно, дождевание многое дает в предупреждении переполивов и заболачивания. Ho там, где почвы и грунты, поливные или грунтовые воды минерализованы, там при дождевании засоление не только не уменьшилось, но продолжает расти. Больше того, вторичное засоление распространилось и захватило речные воды, минерализация которых в зонах орошаемого земледелия неудержимо растет, достигая концентраций 1-2 г/л.
Засоление орошаемых почв приобретает все большую остроту в США. В 60-х годах здесь было около 25-27% всей орошенной площади подвержено вторичному засолении и солонцеватости, что вызывало ежегодные потери порядка 350 млн. долларов. Суммарная цифра, иллюстрирующая общие потери сельского хозяйства Соединенных Штатов от неблагоприятных почвенных и мелиоративных условий, а также недостатков водоиспользования, достигает по данным США. 9 млрд. долларов ежегодно.
Вторичное заболачивание, вторичное засоление и щелочность являются серьезной угрозой продуктивности орошаемого земледелия западной части Соединенных Штатов. Примерно около 4 млн. акров культурных земель западных штатов в настоящее время нуждаются в специальных мероприятиях по устранению отрицательного влияния избыточного переувлажнения и засоленности. В США придают очень большое значение разработке методов сокращения либо ликвидации бесполезной транспирации и испарения влаги из почвы, водоемов и каналов. Дело не только в том, что имеются прямые убытки хозяйству от этих потерь, но крайне увеличивается зависимость урожая сельскохозяйственных культур от бесполезной транспирации и испарения, а в орошаемом земледелии сокращаются площади возможного расширения поливных земель.
В 70-х годах процессы засоления почв и вод в США значительно усилились и распространились. Американские ученые и инженеры подчеркивают в печати и выступлениях исключительную опасность растущей засоленности почв и вод, низкий уровень научных знаний и недостаточное понимание надвигающихся в связи с этим социально-экономических трудностей во многих районах аридной зоны.
Рост засоленности орошаемых почв приобрел практически повсеместный характер. Как старые, так и новые оросительные системы Индии и Пакистана несут тяжелые потери от растущей засоленности почв. В Пакистане правительство вкладывает громадные материальные и трудовые ресурсы в борьбу с засолением почв, охватившим до 80% площади орошения. Строятся десятки тысяч насосных колодцев для водоснабжения и понижения уровня грунтовых вод. Однако отсутствие развитой сети коллекторов и горизонтальных дрен не позволяет решить задачу вывода накопленных солевых масс. Земледелие Пакистана испытывает тяжелые потрясения.
В Ираке проблемы орошения и борьбы с засолением почв носят также крайне драматический, тревожный характер. Древнее междуречье Тигра и Евфрата, колыбель цивилизации народов, территория некогда цветущей природы и ее необычайных богатств, ныне практически почти не имеет плодородных,незаселенных почв. Огромная испаряющаяся способность климата, достигающая 2,5-3,0 тыс. мм в год, геохимическая обогащенность междуречья и древней дельты солями (напорный восходящий приток подземных солевых растворов, горизонтальный принос солей поверхностными, паводковыми, речными и грунтовыми водами), практически полная естественная недренированность междуречья, испарительный водный баланс и тысячелетний накопительный солевой баланс привели к колоссальному содержанию солей в почвах, грунтах, грунтовых водах. Кочевое пастбищное хозяйство и примитивное орошение усилили этот процесс. Засоление почв сплошное; в верхних 0-20 см почвы содержится - 1-10% солей. Грунты имеют 1,5-3% солей, а концентрация солей в грунтовых водах измеряется величинами 5-15, 25-50 р/л и очень часто 75-100 р/л и даже 200 г/л. Лишь 10-15% территории междуречья используются в земледелии.
Правительство Ирака при поддержке других государств и органов ООН приступило к крупным опытным и производственным работам по мелиорации засаленных земель. Горизонтальный (открытый) дренаж глубиною 2-3 м с мездрениями 100-200 м (в зависимости от фильтрационных свойств грунта), капитальные мелиоративные промывки нормами воды по 15-20 тыс. м3/га (слой 15-20 см), обильное орошение сельскохозяйственных растений, культура поливного риса позволяют в первые же годы освоения не только рассолять почвы, но и получать хорошие урожаи. Ho это лишь начало больших производственных работ по мелиорации засоленных земель Ирака.
Сильное засоление орошаемых почв наблюдается на оросительных системах Китая, Ирана, Алжира, Сенегала, Туниса. He изжито засоление орошаемых почв в некоторых районах юго-востока, Закавказья и Средней Азии России. Однако именно в России в период после 1945 г. достигнуты поразительные успехи в борьбе с засолением орошаемых почв в Азербайджане, Узбекистане, Таджикистане и Туркмении.
Процессы засоления на оросительных системах долины р. Вахта (Таджикистан), в Чарджоу и Хорезме (на Амударье - Туркмения), в Голодной степи и Ферганской долине (на Сырдарье - Узбекистан) были остановлены, засоленные почвы расселены и возвращены в культуру. Глубокий горизонтальный дренаж, промывка солей, выборочное применение вертикального насосного дренажа, введение гидроизоляции на каналах и общая культура и дисциплина водопользования явились основой этих успешных мелиораций. В частности, в Таджикистане площадь сильнозасоленных почв, составлявшая в прошлом до 35% орошаемой территории, благодаря мелиорации сократилась к 1972 г. до 9%. Научные данные, относящиеся к этим мелиоративным работам, публиковались в работах автора и других советских ученых, демонстрировались во время Х Международного конгресса почвоведов в 1974 г. IX Международного конгресса по ирригации и дренажу в 1975 г.
Значительный вклад в теорию понимания и практику борьбы с процессами засоления орошаемых почв на основе применения дренажа внесли конгрессы Международной комиссии по ирригации и дренажу.
На конгрессах многократно отмечалась совершенно недостаточное понимание и низкая изученность связи между вторичным засолением почв, минерализацией и глубиной грунтовых вод, а также роль первоначальной засоленности почв. В генеральных докладах на конгрессах комиссии вопрос о дренаже, и его роли в управлении солевым режимом орошаемых почв всегда занимал ведущее место.
К сожалению, положительный опыт в борьбе с заселением орошаемых почв не получил должного распространения. Одна из причин этого - ошибочная позиция американской Лаборатории засоленных почв в Риверсайде (Salinity Laboratory). В течение 25-30 лет эта очень влиятельная лаборатория отвергает многие бесспорные научные положения геохимической теории соленакопления и опыт практики мелиорации. Недооценивается значение уровня грунтовых вод и их минерализации в возникновении и свойствах засоленных почв. Игнорируется ионный состав солей в почвах и солей, находящихся не в растворе (паста), а в осадке. Понятия о критическом уровне и режиме, критической минерализации грунтовых вод отвергаются иди замалчиваются. Вторичное засоление почв приписывается только солям оросительной воды, что имеет лишь третьестепенное значение. Отвергается или не понимается необходимость капитальных мелиоративных (вневегетационных) промывок солей, необходимость снижения уровня и опреснения соленых грунтовых вод с помощью горизонтального дренажа или их отрыва от почвы с помощью насосного вертикального дренажа. Публикации лаборатории Риверсайда обходят все эти вопросы и по существу насаждает и поддерживает антидренажные позиции сторонников "дешевого" бездренажного, промывного орошения. Именно это ведет к переполивам, заболачиванию, засолению.
К этому необходимо добавить стремление повсеместно вводить бездренажную культуру риса, которая нуждается в больших количествах воды, а это вызывает при недостаточном дренаже региональный подъем грунтовых вод. В практике земледелия все еще господствует неспланированность полей, что также вынуждает применять большие поливные нормы, подтопляющие поля. Сказывается низкая культура населения, недостаток национальных кадров агрономов, инженеров, почвоведов.
По всем этим причинам в большинстве стран, вводящих орошение, продолжаются:
а) игнорирование особенностей природной почвенно-геохимической обстановки (минерализованные грунтовые воды, их баланс, засоленность грунтов и почв, неудовлетворительный естественный дренаж);
б) стремление не создавать дренажные сооружения в надежде удешевить этим строительство оросительных систем;
в) переполивы почв, излишний водозабор и большие повсеместные потери воды на полях и в ирригационных каналах (они обычно не облицовывается). Все это в совокупности вызывает повышение уровня грунтовых вод и засоление почв.
Учет площадей засоленных почв в большинстве стран не налажен и часто истинная картина остается неизвестной или же скрывается.
Исходя из научного и производственного опыта различных стран, необходимо назвать следующие важнейшие мероприятия, предупреждающие процессы засоления орошаемых почв и обеспечивающие мелиорацию засоленных территорий.
Основным предупредительным и мелиоративным мероприятием, повышающим КПД оросительной сети и снижающим фильтрацию в оросительных каналах как главную причину катастрофического нарушения вещного баланса местности и подъема грунтовых вод, является облицовка каналов непроницаемыми экранами и сооружение оросительных каналов в закрытых трубопроводах.
Обобщение мирового опыта борьбы с фильтрацией воды в каналах свидетельствует, что лучшим способом (долговечность, стабильность, практическая водонепроницаемость, легкость очистки и т.д.) гидроизоляции на каналах является комбинированное применение полимерных пленок, размещенных в канале, и укладка на них железобетонных плит с заделкой швов. При строительстве новых каналов необходима их предварительная замочка для усадки грунтов.
Полимерные покрытия и мембраны на каналах, несмотря на высокую стоимость, все больше внедряются в орошаемое земледелие США и России. И это оправдывается экономическим эффектом. Толщина полимерных пленок, которые обеспечивают высокую механическую устойчивость и хорошую гидроизоляцию, составляет 0,2-0,8 мм.
Лучше других себя проявили пленки из полиэтилена, поливинилхлорида, этиленвинилацетата, синтетический каучук (бутил), полистрол, плиты из поропласта. Пленка закрывается слоем уплотненного грунта (30-40 см) или железобетонными плитами.
В Голодной степи (Узбекистан) для борьбы с фильтрацией в каналах оросительной сети с успехом применяется "комбинированная облицовка железобетонными плитами по прочной полиэтиленовой пленке". Пленка защищает плиты от агрессивного влияния солей и повышает водонепроницаемость. Плиты гарантируют физическую защиту пленки и совместно с пленкой обеспечивают почти полную водонепроницаемость грунтов.
Внутрихозяйственная сеть каналов должна сооружаться в железобетонных лотках или в трубах (асбоцемент, железо, чугун). Применение закрытых гидроизолированных каналов и трубопроводов повысило КПД до 0,97-0,98 и КЗИ до 0,98 (опыт Голодной степи).
Все эти мероприятия позволяют снять или уменьшить угрозу повышения уровня грунтовых вод и вторичного засоления почв.
Второй мелиоративно-предупредительной мерой на новых оросительных системах, имеющих глубокие грунтовые воды, является своевременное строительство вертикального машинного дренажа для откачки грунтовых вод с тем, чтобы исключить угрозу их поднятия там, где прогноз это подсказывает. Калифорния и Аризона в США именно на этой технической основе смогли избежать подъема грунтовых вод на своих оросительных системах.
Предупредительная роль вертикального дренажа будет особенно эффективна при водопроницаемых грунтах и там, где грунтовые воды не минерализованы и пригодны для орошения. Хороший результат в предупреждении подъема уровня грунтовых вод (иди в снижении их на 1,5-3 м) дало применение вертикального насосного дренажа в Армении и в Голодной степи при закладке одной скважины на каждые 50-100 га. При многослойных, тяжелых грунтах вертикальный дренаж малоэффективен и, несмотря на высокие дебиты скважин не может остановить подъем уровня почвенно-грунтовых вод (гидравлическая разобщенность водоносных горизонтов).
Третьей радикальной мерой предупреждения засоления почв (особенно для освоения уже сильнозасоленных почв) и борьбы с ним является глубокий горизонтальный дренаж и его безупречная работа в сочетании с промывными поливами. Он может быть временным и дополнительным к вертикальному дренажу. Ho он имеет и самостоятельное значение, как средство полной эвакуации солей при мелиорации почв. Если глубокий горизонтальный дренаж сооружен до приближения уровня грунтовых вод к критической глубине, то он включится в работу и остановит дальнейшее движение грунтовых вод к поверхности. Глубину заложения дрен (1,5-3 м) и междрения (75-300 м) варьируют в зависимости от степени засоленности почв, их водопроницаемости, глубины и минерализации грунтовых вод. Это предмет изучения, проектирования и опыта. Так, например, применение учащенного (120-200 м) глубокого (2,5-3,5 м) горизонтального дренажа (открытого и закрытого - полиэтиленовые перфорированные трубы с диаметром 100-200 мм) на лессовых сероземах Голодной степи себя полностью оправдало при необходимости освоения засоленных земель.
Вызывает большие сомнения идея, которая иногда появляется в печати и докладах, о совмещении оросительных и дренажных каналов. Примеры этого встречаются на совершенно пресных опесчаненных дельтовых почвах при машинной (малые водокачки) подаче поливной воды из глубоких каналов (Хорезм, Восточный Китай). Грунтовые воды в этих случаях почти не отличаются от поливных вод. Там, где грунтовые воды засолены, этот метод неприменим.
Многие новые оросительные системы, построенные в разных странах мира,не вышли бы из строя от засоления и заболачивания, если бы они были обеспечены вертикальным и глубоким горизонтальным дренажем и тщательно выровненными (спланированными) полями. Однако, вопреки накопленному ранее опыту, на большинстве оросительных систем это не осуществлялось или же делалось в совершенно недостаточных размерах.
И наконец, и это самое главное, необходимо в наше время строить оросительные системы высокого класса, хорошо оснащенные измерительной техникой, дождевальными машинами, автоматическими устройствами, иметь квалифицированный персонал. Ход мелиоративного процесса должен ежегодно контролироваться и корректироваться. Данные аэросъемки полей, сведения о химизме и гидрологии почв и грунтов,о полученных урожаях должны регулярно и быстро анализироваться и обобщаться.
Далеко не каждый год и не каждый сезон года в степях, пуштах, саваннах является засушливым. Орошение в условиях современного изменчивого климата степей является не основой водопотребления растений (как в пустынях и полупустынях), а дополнительным водоисточником к атмосферному увлажнению (дожди, росы, снеговые воды). Поэтому оросительные системы, создаваемые для условий субаридного климата, должны быть очень мобильными, позволяющими быстро и эффективно управлять водоподачей на поля по мере действительной необходимости в соответствии с условиями погоды и влажности почв.

Засолением почвы называют избыточное скопление в корнеобитаемом слое электролитных (растворенных или поглощенных) солей, которые угнетают или губят сельскохозяйственные растения, снижают качество и количество урожая. По данным ФАО (Продовольственная и сельскохозяйственная организация ООН), засоленные почвы занимают в мире огромные площади - около 25 % всей поверхности суши.

На сегодняшний день значительные массивы засоленных почв находятся в в Южном Казахстане, Средней Азии, на западе США, в особо засушливых районах Южной Америки и Австралии, в Северной Африке. Особенно высокой степенью засоленности отличаются почвы в пустынях и полупустынях, т.е. в условиях засушливого, или аридного климата.

Засоление почв – это процесс накопления в почве более 0,25% от ее массы солей, вредных для растений (хлориды, карбонаты натрия, сульфаты). Этот процесс наиболее распространен в засушливых районах, обычно в понижениях рельефа.
Эксперты ФАО уверены: засоление является глобальной проблемой человечества. Засоление почв, как природное, так и вторичное в условиях орошаемого земледелия, является одним из факторов, усиливающим процесс опустынивания. При этом оно является как причиной, так и следствием других проблем сельского хозяйства. Засоление связано с проблемами дренажа, разрушением оросительных и дренажных систем; неэффективным использованием водных ресурсов; ростом спроса на сельскохозяйственную продукцию, что приводит к повышенной нагрузке на сельскохозяйственные земли; устаревшими технологиями, не соответствующими требованиям сегодняшних систем производства и многими другими факторами.
Борьба с засолением почв сегодня рассматривается в сочетании с другими мероприятиями, направленными на устойчивую интенсификацию сельского хозяйства, что является одной из основ продовольственной безопасности.

Ситуация в РФ

В России самыми «богатыми» на засоленные почвы оказались регионы Поволжья и Западной Сибири, там их площади составляют 11,6 и 10,2 млн га.
В степной зоне Предалтайской провинции на территории Алтайского края общая площадь засоленных почв составляет около двух миллионов гектаров.
Безусловно, далеко не все эти площади простаивают. В основном, сельхозпроизводители их используют в полевых и кормовых севооборотах, или как сенокосы и пастбищные угодья. Причина одна – низкая естественная продуктивность, в среднем она составляет от 2 до 6 ц/га.

Природное засоление

При близком залегании грунтовых вод образуется постоянный восходящий ток воды, которая, испаряясь, отлагает соли в почве. Наибольшую глубину уровня грунтовых вод, при которой начинается засоление почвы, называют критической глубиной.
Капиллярное засоление почвы происходит тем интенсивнее, чем больше испарение, чем выше засоленность воды и чем продолжительнее процесс испарения.
Грунтовые воды испаряются почвой и растениями в том случае, если капиллярная кайма грунтовых вод соприкасается с корнеобитаемым слоем почвы, если же кайма лежит ниже корнеобитаемого слоя, то грунтовые воды не испаряются и засоления почвы не происходит.
К природным факторам, определяющим развитие первичного засоления почв, относятся: климат, рельеф, дренированность территории, засоленность почвообразующих и подстилающих пород и наличие минерализованных грунтовых вод. Климат, как фактор, определяющий развитие процесса засоления, характеризуется преобладанием испарения над осадками. В этих условиях активизируется процесс влаго- и солепереноса и формируется испарительный геохимический барьер, приводящий к процессу соленакопления.

В районах с большим количеством атмосферных осадков соли обычно вымываются в нижележащие слои почвы и уносятся подпочвенными грунтовыми водами в более низкие места, в моря или океаны. Грунтовые воды при хорошей водопроницаемости грунтов и глубоком залегании водоупорных пластов передвигаются вниз по уклону, унося с собой и соли.
Однако в районах с недостаточным количеством атмосферных осадков (характерно для зон засушливого земледелия) соли не вымываются в нижележащие слои и могут накапливаться на ее поверхности. В пониженных, равнинных районах легкорастворимые соли накапливаются не только в верхних слоях почвы, но и в подпочвенных грунтовых водах. Поэтому значительное превышение расхода воды над ее поступлением и затрудненность стока наземных и подземных вод являются основной причиной возникновения засоления почвы. Вследствие этого засоление почвы наиболее широко распространено в полупустынях и пустынях.

Характерны для этих мест длительный безморозный период, высокая температура и очень небольшое количество атмосферных осадков. Эти климатические особенности создают условия для интенсивного расхода воды почвой и растениями. Вода в виде атмосферных осадков далеко не покрывает здесь всего расхода, поэтому происходит подтягивание воды из нижележащих соленосных слоев. Вместе с водою двигаются и растворенные в ней соли, но вода испаряется, а соли, выпадая в осадок, скапливаются на поверхности почвы.

Наиболее сильное засоление почвы происходит в больших межгорных котлованах и недостаточно дренированных равнинах. Слабая дренированность территории способствует замедлению латеральных ландшафтно-геохимических потоков, подъему уровня грунтовых вод и активизации процессов засоления в аридных, полуаридных зонах. Наличие в породах в зоне активного влагообмена легкорастворимых солей способствует формированию засоленных почв. В этих местах нередко образуются озера с самосадочной солью, где обычно организуется добыча главным образом поваренной соли. Почва вокруг озер покрывается белоснежным налетом соли.
Соли в почве также могут накапливаться в процессе выветривания минералов, из которых состоят горные породы, выбрасываться при вулканических извержениях. Также в корнеобитаемый слой почвы соли могут поступать из засоленных грунтов с соленой пылью, которая образуется при развеивании ветром солончаков или от разбрызгивания морской воды штормовыми ветрами.

Первично засоленные почвы развиты в нашей стране преимущественно в зонах полупустынь и степей. В более северных природных зонах засоление почв проявляется лишь локально (в Якутии, на побережье северных морей и т. д.). Засоление здесь связано с выходом на поверхность соленосных пород, либо с поступлением легкорастворимых солей извне.
На территориях, подверженных чрезмерному засолению не растут даже галофиты, т. е. растения, приуроченные к сильнозасоленным почвам. Однако площадь таких бесплодных почв сравнительно невелика. Основная же территория засоленных почв может быть освоена под сельскохозяйственные культуры благодаря применению мелиоративных и агротехнических мероприятий.

Человеческий фактор

Наиболее активно вторичное засоление проявляется в зонах развития природного засоления. Например, на Прикаспийской низменности активно идет процесс засоления пастбищ и орошаемых земель. Из-за неправильного орошения сегодня в орошаемых районах Средней Азии засолено 53%, а в Закавказье - 40% всех орошаемых земель. В целом площадь засоленных почв в России составляет 25% общей площади орошаемых земель. Засоление почв ослабляет их вклад в поддержание биологического круговорота веществ. Исчезают многие виды растительных организмов, появляются новые растения галофиты (солянка и др.). Уменьшается генофонд наземных популяций в связи с ухудшением условий жизни организмов, усиливаются миграционные процессы.
Как происходит вторичное засоление? Соли в почве находятся в растворенном или поглощенном состоянии, поэтому движение воды в ней неизбежно вызывает движение солей и тем больше, чем лучше их растворимость в воде.
При чрезмерном орошении лишняя влага уходит глубоко в почвенный покров, где она смыкается с засоленными грунтовыми водами. В результате происходит капиллярный подъем солей к поверхностным слоям, происходит миграция солей.

Возникновению вторичного засоления способствует и неправильно применяемая агротехника. В частности, плохо спланированное поле при близком залегании соленых грунтовых вод является одной из причин возникновения солончаковых пятен. Чем сильнее избыточное увлажнение почвы и чем выше уровень соленых грунтовых вод, тем больше предпосылок к возникновению вторичного засоления. На возвышениях и холмах поля наблюдается резкое повышение испарения воды. В силу этого по капиллярам, как по фитилю, вместе с водой поднимаются и соли. По мере испарения воды соли выпадают в осадок и накапливаются в почве.

Несоблюдение агротехнических мероприятий и правил водопользования на почвах, склонных к засолению, способствует возникновению так называемого пятнистого засоления. Подобное засоление часто встречается в орошаемых районах хлопкосеяния, где на одном и том же поле наблюдаются разнообразная степень засоленности почвы и солончаковые пятна. Пятнистое засоление широко распространено в ряде районов Средней Азии.
Пятнистое засоление часто возникает там, где на поверхности почвы имеются приподнятые, взбугренные участки высотою 8-20 см. До освоения таких земель талые и дождевые воды стекали со взбугренных мест на ровные участки и проникали вниз; при этом грунтовые воды опреснялись, уровень их повышался, на взбугренных участках поливная вода не достигала грунтовых вод, запас которых не пополнялся, и они не опреснялись. По мере испарения поднявшихся к поверхности почвы грунтовых вод ровные участки практически не засолялись, тогда как на взбугренных соли выпадали в осадок и таким образом возникали пятна засоления.
Вследствие нагрева почвы на ровных участках поля испаряется пресная грунтовая вода, не вызывающая засоления почвы, тогда как на взбугренных участках испарение соленой грунтовой воды влечет за собой сильное засоление почвы.

Нужно заметить, что засоление не является неизбежным и обязательным следствием орошения. Грамотно выстроенная система орошения нередко способствует рассолению засоленных почв. Однако при избыточном поливе и при отсутствии оттока грунтовых вод почвы засоляются, а иногда и заболачиваются.
Стоит отметить, что неправильное орошение кроме засоления может иметь много других негативных последствий: разрушается почвенная структура, происходит выщелачивание, заболачивание и осолонцевание вплоть до полной деградации почв.

Вторичное засоление является одним из главных деградационных процессов, определяющих экологическое состояние земель. При этом различают: собственно засоление почв - избыточное накопление водорастворимых солей и возможное изменение реакции среды вследствие изменения их катионно-анионного состава; осолонцевание - приобретение почвой специфических морфологических и других свойств, обусловленное вхождением ионов натрия и магния в почвенный поглощающий комплекс, что рассматривается как самостоятельный процесс неблагоприятных изменений почв засоленного ряда. Засоление почв оценивается: по глубине расположения верхней границы солевого горизонта; по составу солей (химизму засоления); по степени засоления; по процентному участию засоленных почв в почвенном контуре. По глубине верхней границы солевого горизонта выделяются: засоленные почвы, содержащие соли в верхнем метровом слое почвенного профиля и глубоко засоленные - верхние границы засоленного горизонта расположены во втором метре. Потенциально засоленные содержат легкорастворимые соли на глубине 2–5 м, то есть в почвообразующих и подстилающих породах. По составу солей (химизму) почвы делятся на преимущественно хлоридные, преимущественно сульфатные и содовые (с участием или преобладанием гидрокарбонатов или карбонатов натрия).

Наиболее токсичным является содовое засоление. По процентному участию засоленных почв выделяются территории: с преобладанием засоленных почв (площадь засоленных почв составляет более 50% площади контура); с высоким участием засоленных почв (50–20%); с участием (20-5%) засоленных почв; с локальным проявлением засоленных почв (менее 5%).
О плодородии почвы и высоких урожаях на засоленных почвах не может быть и речи - основа плодородия - гумус теряется, минерализуется, связывается почвенная влага, физические свойства почвы становятся неблагоприятными для растений, угнетается деятельность почвенных организмов.
Продолжение следует