Засолення
ґрунтів – це одна з глобальних проблем та суттєва загроза для
виробництва продуктів харчування. На фото - через засолення, колись
родючі, чорноземні ґрунти в Колорадо стали білими та непридатними
для сільського господарства!
Як
засолення ґрунтів впливає на врожайність та прибуток?
Багато фермерів стикаються з тим, що ґрунт на їх полях має
високе засолення. Схильні до посухи регіони - забезпечують
третину продовольства, що виробляється у Світі. Більшість
посівів в цих регіонах, перебувають у небезпеці через
засолення ґрунтів!
В Україні близько 7 мільйонів гектарів засолених ґрунтів, є
поля з дуже високим рівнем засолення – солончаки (Степова та
Лісостепова зони, південні регіони України, зрошувані поля).
У цій статті ми розглянемо найголовніші принципи вирощування
сільськогосподарських культур на таких ґрунтах і те, які
культури для цього можна використовувати.
Засолення
ґрунтів – це одна із глобальних проблем сучасного сільського
господарства. Клімат змінюється, стає сухішим. Внаслідок цього все
більше земель піддаються засоленню через відсутність вимивання солей
дощами та неправильного зрошення! На фото - засолення земель у
Кахетії, Грузія
На засолених
ґрунтах нічого не росте, крім деяких дуже стійких до засолення диких
рослин – галофільних рослин або галофілів. На фото - солянка
європейська / солерос європейський (Salicornia europaea L.), що
росте в солоних низинах Кахетії, Грузії. Ця рослина витримує тривале
затоплення концентрованим сольовим розчином. Сильно засолені землі –
непридатні для сільського господарства. Але при меншому засоленні
поля можна використовувати!
Що
таке засолення грунту?
У
цьому розділі ми розглянемо основні терміни, які стосуються
засолення ґрунту.
Засолення ґрунту
- це такий стан ґрунту, коли водорозчинні солі в зоні розташування
кореневої системи рослин перешкоджають росту та розвитку
сільськогосподарських культур. Засолення ґрунту визначається вмістом
у ґрунті солей. Процес підвищення вмісту вмісту солей у ґрунті
називається соленізацією.
Фільм про те, як
відбувається засолення ґрунтів та як з ним боротися
Солі зустрічаються в гірських породах, ґрунті та воді. Засолення
ґрунту може бути викликане природними процесами, такими як
вивітрювання мінералів або поступовим відступом океану. Це також
може відбуватися в результаті штучних процесів, таких як зрошення.
Солі, це речовини, які утворюються в результаті хімічної реакції
кислот та основ із виділенням води. Вони широко поширені у природі
та утворюються завдяки природним процесам.
Іони, відповідальні за засолення:
Na + (солі натрію), K + (солі калію), Ca2 + (солі кальцію), Mg2 +
(солі магнію) та Cl-(хлориди).
Протягом тривалих періодів часу, коли мінерали ґрунту вивітрюються і
виділяють солі, ці солі вимиваються або вимиваються (височалюють) з
ґрунту дренажними водами в районах з достатньою кількістю опадів.
Крім мінерального вивітрювання та ерозії гірських порід, солі також
осаджуються у вигляді пилу та в результаті опадів.
Вилуговування
(вимивання, розсолення) ґрунтів - це вимивання із ґрунту солей.
Вилуговування (англ. leaching, lixiviation) - це розчинення в
рідині, переведення в розчин, як правило водний, одного або
декількох компонентів твердого матеріалу. Вилуговування можна
використовувати для зменшення вмісту солей у ґрунтах. У природних
умовах вилуговування солей із ґрунту відбувається під дією опадів.
Ви повинні додати достатньо води з низьким вмістом солі на поверхню
ґрунту, щоб розчинити солі та перемістити їх нижче кореневої зони.
Вода має бути відносно вільною від солей (загальна кількість солей
1500 – 2000 ppm), особливо солей натрію. Кількість води має бути
достатньою, щоб розчинити солі і вимити їх із верхніх шарів ґрунту.
Вилуговування засолених ґрунтів сприяє освоєнню ґрунтів та
підвищенню їх родючості.
Солі можуть накопичуватися в посушливих регіонах, що призводить до
утворення природно засолених ґрунтів. Така справа, наприклад, у
більшій частині Австралії та Центральної Азії.
Засолення ґрунтів збільшується за рахунок поливу водою, що містить
солі. Правильне керування зрошенням може запобігти накопиченню солей
за рахунок забезпечення достатньої кількості дренажної води для
вилуговування доданих солей із ґрунту. Порушення режиму дренажу, що
забезпечує вилуговування, також може призвести до накопичення солей.
Приклад цього стався в Єгипті в 1970 році, коли було збудовано
Асуанську греблю. Зміна рівня ґрунтових вод до будівництва призвела
до ерозії ґрунту, що призвело до високої концентрації солей у
ґрунтових водах. Після будівництва постійний високий рівень
ґрунтових вод призвів до засолення орних земель.
Содові (натрієві) ґрунти.
Коли переважає Na + (натрій), ґрунти можуть ставати содовими. Таким
чином содові або натрієві ґрунти - це ґрунти, де переважають солі
натрію. рH натрієвих ґрунтів може бути кислим, нейтральним або
лужним.
Як виглядають
содові ґрунти? Содові ґрунти мають сірий або сизий відтінок. На фото
- содові ґрунти в Австралії: профіль сірої дисперсної (натрієвої)
глини
Натрієві ґрунти - це
особлива проблема для сільського господарства, тому що вони, як
правило, мають дуже погану структуру, яка обмежує або запобігає
проникненню води та дренажу. Натрієві ґрунти схильні накопичувати
певні елементи, такі як бор і молібден, в кореневій зоні, в
концентраціях, які можуть бути токсичними для рослин.
Найбільш поширеною
сполукою, що використовується для рекультивації натрієвих ґрунтів, є
гіпс, і деякі рослини, стійкі до сольової та іонної токсичності,
можуть представляти стратегії для покращення таких грунтів. Основний
хімічний метод поліпшення таких ґрунтів – це гіпсування засолених
натрієвих ґрунтів.
Що таке гіпсування
ґрунтів?
Гіпсування ґрунтів
- застосовується в сільськогосподарських цілях, це внесення в ґрунт
гіпсу. Ця процедура дозволяє видалити з ґрунту надлишок обмінного
натрію, що негативно впливає насамперед на фізичні властивості
ґрунту.
Гіпсування є одним із
способів хімічної меліорації солонців та солонцюватих ґрунтів.
Гіпсування ефективно тільки
на содових (натрієвих) ґрунтах.
В
результаті гіпсування натрій, розчинений у ґрунті, замінюється
кальцієм.
У результаті покращуються фізичні, фізико-хімічні та біологічні
властивості ґрунту, що сприятливо позначається на його родючості.
Норма
внесення
гіпсу визначається тим, яка кількість натрію повинна бути заміщена
кальцієм у шарі ґрунту, де розташована коренева система рослин.
Зазвичай, це від 3 до 15 тонн гіпсу на гектар. Норма гіпсу
розраховується за даними
аудиту полів та результатами
аналізу ґрунту та води.
Що таке солончаки та
солонці і чим вони відрізняються?
Солончаки
- це тип ґрунту, що характеризується наявністю
у верхніх горизонтах легкорозчинних солей
у кількостях, що перешкоджають розвитку більшості рослин. Солончаки
формуються в сухому кліматі: характерні для ґрунтового покриву
степів, напівпустель та пустель.
Солонці
- це тип ґрунтів, що характеризуються великою кількістю натрію в
ґрунтовому поглинаючому комплексі ілювіального горизонту. На відміну
від солончаків, солонці містять водорозчинні
солі в деякій глибині,
а ні у верхньому горизонті (зазвичай близько 50-55 см).
Накопичення
солей у верхніх шарах ґрунту призводить до загибелі навіть
солестійких культур, як на даному фото – дуже сильне засолення
ґрунту призвело до загибелі люцерни
На фото -
накопичення солей на внутрішній поверхні зрошувальної труби ПВХ в
Бразилії. Через засолення води, зрошувальні
труби забиваються і передчасно виходять із ладу! (Incrustação salina
em cano de irrigação. Acervo do PET-Solos, Departamento de Ciencias
Agrárias e Ambientais, Universidad Estadual de Santa Cruz, Ilhéus,
BA, Brasil)
Що таке природне і
вторинне засолення ґрунтів?
Первинне або природне засолення грунтів
- засолення викликане дією природних чинників і не пов'язано із
зрошенням та іншій діяльністю людини. У природних умовах солі
утворюються з мінералів, що містяться в гірських породах та ґрунті.
Вторинне засолення грунтів
- це засолення пов'язане з діяльністю людини, що зазвичай
відбувається в результаті вирощування сільськогосподарських культур
та зрошення полів.
Вторинне засолення ґрунтів відбувається
внаслідок двох основних факторів:
підняття
солей з нижніх горизонтів ґрунту та підґрунтового шару,
внаслідок зрошення посівів
Накопичення
солей на поверхні ґрунту. Солона вода просочується на поверхню
ґрунту і випаровується, залишаючи солі на поверхні
Вся зрошувальна вода містить
розчинені мінеральні солі, але їх
концентрація та склад варіюються. Вода з найбільшою концентрацією
солей призведе до великих проблем із солоністю та зниження врожаю.
На фото -
накопичення солей на поверхні ґрунту біля крапельниці в мигдальному
саду
Наприклад, при вирощуванні полуниці, якщо солоність зрошувальної
води перевищує ідеальний рівень ЕП (0,7 мСм/см), станеться зменшення
врожайності, а при вищому показнику ЕП врожайність
зменшується
набагато більше.
Інший тип проблеми - це коли рівні натрію високі по відношенню до
кальцію та магнію у ґрунті. Ці ґрунти дуже липкі та слизькі,
коли вони насичені вологою і дуже тверді, комкуваті та схильні до
утворення кірки при підсушуванні. Це
створює проблеми при роботі на таких грунтах.
Співвідношення адсорбції натрію (SAR) має визначатися у ґрунтовій
лабораторії. SAR являє собою співвідношення натрію до корисних
структурних катіонів ґрунту, кальцію та магнію. Коли значення SAR
перевищує 13, ґрунт є «натрієвим». Якщо SAR перевищує 13, а EC
більше 4, ґрунт вважається «соліно-натрієвим»
ґрунтом.
Щоб оцінити тип проблеми засолення, слід провести аналізи, як на
полях, що обробляються, так і поруч, на незайманих обробкою
ділянках. Аналізи повинні проводитися для визначення
електропровідності ЕП (EC), pH, насичення катіонної основи та вмісту
кальцію, магнію, натрію та органічної речовини. Електропровідність
водної витяжки з ґрунту є показником концентрації розчинених солей у
ґрунті. У міру збільшення вмісту солі також відіграє значення ЕП
(EC).
Вплив засолення ґрунту на
зростання та розвиток рослин
Як засолення ґрунтів
впливає на врожайність? При сильному засоленні ґрунту врожайність
значно знижується.
На засолених ґрунтах багато культур вирощувати не можна.
Високий вміст солі у
ґрунті, збільшує осмотичний потенціал ґрунтового розчину,
"закупорює" кореневі волоски, і перешкоджає поглинанню води
рослинами. Це відбувається тому, що молекули солі більші за молекули
води, і вони перешкоджають проникненню води в коріння рослин
Рослини більшості сільськогосподарських культур, як правило,
найбільш чутливі до засолення періоду сходів і в початкових фазах
розвитку.
На фото -
сольова кірка, що утворилася на кореневій шийці амаранту. Сходи
найбільш чутливі до засолення ґрунту. Більшість сходів амаранту, на
цьому полі загинули через дії солей та посухи
Більшість сільськогосподарських
культур знижують урожайність при засоленні ґрунтів та субстратів при
вирощуванні їх у ґрунті, а також методом гідропоніки. Наприклад,
полуниця дуже чутлива до засолення.
Вплив рівня
засолення в розвитку
полуниці,
ліворуч - праворуч: низька солоність, середня солоність, висока
солоність. Видно, що при високій солоності рослини розвиваються
слабше, вони дають набагато менший урожай
За
ступенем впливу засолення на культурні рослини, ґрунти поділяються
на слабо-, середньо-, сильно-і дуже засолені. Передбачається, що на
слабо засолених ґрунтах урожай культур в середньому знижується до
25%, на середньо засолених - до 50%, на сильно засолених - до 75% і
на дуже сильно засолених - до 100%.
-----------------------
Засолення
ґрунтів сильно знижує врожайність сільськогосподарських культур, а в
деяких випадках робить вирощування сільськогосподарських культур
неможливим!
-----------------------
Засолення ґрунтів - це складна проблема та стратегія для вирішення
цієї проблеми залежить від результатів аналізу ґрунтів та
кліматичних факторів – потрібно визначити кількісний вміст та тип
присутніх солей.
Поширення засолення ґрунту. Карти засолення ґрунту
Більшість ґрунтів у регіонах,
схильних до посухи, мають засолення. Так внаслідок відсутності
опадів, солі, що знаходяться у ґрунті та підгрунтовому шарі не
промиваються. На фото - ґрунти в дуже сухих передгір'ях, протягом
вегетаційного періоду, опади тут практично відсутні, Кахетія, Грузія
На фото - засолені землі та
солоні озера, які утворилися внаслідок стоків засоленої води з полів
у Грузії. Землі в низинах, навколо таких озер мають сильний рівень
засолення, та їх краще не обробляти
Поля, що знаходяться в низинах,
біля морського узбережжя, зазвичай мають високий рівень засолення
через високий рівень ґрунтових вод, що містять велику кількість
розчинених солей. Часто солона вода знаходиться на глибині 30-100
см! Така ж проблема із засоленням ґрунтів, часто спостерігається на
заплавних землях у пониззі річок та дельтах. На фото - посіви
сільськогосподарських культур на засолених землях у прибережній зоні
моря, Сиваш
Заходи боротьби із засоленням ґрунтів
Основні заходи
боротьби із засоленням грунтів*:
Вирощування стійких до засолення ґрунту
сільськогосподарських культур - солестійких культур
Вилуговування ґрунтів / промивні поливи
Дренаж
Вирощування чагарників та дерев, з глибокою
кореневою системою
Лісмуги
Зменшення випаровування вологи з поверхні
ґрунту, мульчування та пластикультура
Хімічний метод - внесення гіпсу (ефективний
тільки на содових/натрієвих ґрунтах)
* У більшості
випадків діє тільки комплекс методів, наприклад, промивні поливи,
без дренажу, будуть неефективними!
Внесення гіпсу
на поля – гіпсування ґрунтів. Гіпсування ефективно на содових
(натрієвих) ґрунтах!
Перед
тим, як вибрати методи боротьби із засоленням ґрунту, слід зробити
повний аудит місцевих умов, зробити аналіз ґрунту та води, отримати
достовірні дані та проаналізувати їх!
Звертайтеся до Agricultural Consulting для цього!
Культури, стійкі до засолення
ґрунтів
Деякі
види рослин більш чутливі до рівня засолення грунтів, ніж інші,
залежно від своїх генетичних особливостей. Таким чином, є стійкіші
до засолення сільськогосподарські культури!
Вплив рівня засолення
ріст сільськогосподарських культур
Електропровідність(dS/m,
mS/cm або mmho/cm)*
Рівень засолення ґрунту
Небезпека порушення росту рослин
Реакція рослин
Відносно стійкі культури**
0-2
Не засолена
Дуже низька
Незначна
2-4
Злегка засолена
Низька
Зменшення врожайності у
чутливих культур
Боби, горох, кукурудза,
соя, соняшник, види конюшини та тимофіївки
Лише кілька стійких до
засолення трав ростуть задовільно
*
- як визначено: методом насичених водою ґрунтових паст
**
- діапазон значення солоності, при якому врожай можна розраховувати,
як мінімум, на 50% нижче від нормального врожаю
За
деякими даними (Gary S. Banuelos), польовими культурами, найбільш
стійкими до засолення грунтів є: соняшник, гірчиця, сафлор, солодка,
бавовна, а з енергетичних культур - соляна трава (Distichlis spicata
L.) та тополя.
Також
існують суттєві сортові відмінності в рівні стійкості різних сортів
культур до рівня засолення ґрунтів та ґрунтів з високою кислотністю.
Крім
цього, є відмінності у стійкості гібридів (F1) і сортів, і підщепи в
садівництві.
Багато енергетичних культур добре переносять засолення грунтів
(трави, тополя).
За даними
спостереження автора, високі рівні засолення виносять такі культури:
Суданська трава
на засолених і карбонатних ґрунтах, Кахетія, Грузія. Суданка щодо
солестійка культура – при середніх та низьких рівнях засолення, вона
може давати прийнятний урожай. Слід розуміти, що ця культура має
глибоку кореневу систему
Кіноа -
найстійкіша до засолення культура серед усіх польових культур.
Стійкість кіноа до солей, залежить від сорту та за даними різних
дослідників, коливається від 20 до 32 dS/m.
Мигдаль (Prunus dulcis) має
середню стійкість до мінералізованих, карбонатних і засолених
грунтів. Але сильного рівня засолення не витримує. Стійкість мигдалю
до солей, сильно залежить від підщепи та сорту та за даними різних
дослідників, коливається від 1,5 до 4,9 dS/m. Більш стійкі до
засолення фісташки. На фото – обстеження найбільшої плантації
мигдалю в Грузії, 3200 га! Ця плантація розташована на карбонатних
та засолених ґрунтах Кахетинської долини.
Звертайтесь до консалтингу з промислового
садівництва в Agricultural Consulting!
Численні дослідження підтверджують, що фісташки (Pistacia Vera)
можуть переносити засолення грунту (ECe), подібне до бавовни, до 9,4
dS/m без істотної втрати врожайності
За даними
спостережень, із садових культур високі рівні засолення виносить
шовковиця або шовковик: (Morus alba) і шовковиця чорна (Morus
nigra). На фото - культурний сорт шовковиці чорної
На фото -
самотнє дерево шовковиці, яке виросло на узбережжі моря, де солона
вода знаходиться на глибині 30-40 см. Коса Арбатська стрілка,
Азовське море. Це єдина велика рослина у цій місцевості. Інші
чагарники, трави та дерева, в умовах сильного засолення та
пустельного клімату не вижили
Таким чином, сучасні
дослідження впливу засолення ґрунтів на розвиток рослин та їх
врожайність показують, що існує істотний вплив на рослини. Зменшити
негативні наслідки засолення можна за допомогою правильного
зрошення, а також завдяки вирощуванню тих культур, які більш стійкі
до засолення!
