Захист грунтів від засолення, осолонцювання. Вторинна кислотність грунтів. Переосушення

Захист грунтів від процесів вторинного засолення, осолонцювання і злитизації

Для створення оптимального водного режиму в районах недостатнього зволоження необхідне зрошення. За даними ФАО, площа зрошуваних земель світу складає близько 220 млн. га. Однак при порушенні правил експлуатації іригаційних систем, при недосконалих їхніх проектах виникають побічні явища:

вторинне засолення,
осолонцювання,
злитість і т.п.

Головними причинами деградації зрошуваних грунтів служать

бездренажне зрошення,
великі втрати води на фільтрацію,
будівництво зрошувальних каналів без гідроізоляції,
перевищення зрошувальних норм,
неконтрольована подача води,
поливи мінералізованою водою.

У зрошувальних системах світу більше половини води витрачається не за призначенням. Засоленню піддаються насамперед ті грунти, де зрошувальні системи не мають дренажних пристроїв. Зрошувальні води при фільтрації викликають підвищення рівня грунтових вод. Їхнє підняття і випаровування супроводжується нагромадженням солей у грунтовому профілі. Крім вертикального, варто брати до уваги і горизонтальний рух солей, викликаний розходженням положення ділянок за рельєфом чи комплексністю грунтового покриву.

Найтоксичнішим є содове засолення. Воно викликає різку зміну реакції грунтового розчину (рН 9-11), складу поглинених катіонів, приводить до пептизації колоїдів, підвищує мобільність органічної речовини, погіршує водно-фізичні властивості грунту, насамперед його структурний стан. У чорноземах при зрошенні вихідна водостійка зерниста чи дрібногрудкувата структура орного шару швидко руйнується. З'являється брилистість, злитість, схильність до утворення поверхневої кірки після поливів і дощів. Процес злитогенезу веде до зниження вмісту доступної рослинам вологи, до погіршення повітрообміну, ускладнює їх обробіток, дренування і промивання від солей.

Для зрошення придатні води з концентрацією солей до 1 г/л. Більшість річок, води яких використовували для зрошення в нашій країні, мали концентрацію солей 0,2-0,3 г/л. У даний час мінералізація води в деяких ріках збільшилася до 0,8-1,5 г/л, при цьому карбонатно-кальцієвий склад її став мінятися на сульфатно-магнієвий, сульфатно-натрієвий, хлоридно-натрієвий і карбонатно-натрієвий. Це зв'язано із зарегулюванням стоку рік, збільшенням стоку дренажних і промислових вод, зростанням ролі випаровування. У практиці ряду країн (Єгипет, Алжир, Туніс, Марокко, Пакистан, Індія та ін.) є досвід використання для поливу високомінералізованих вод (5-6 г/л), але тільки в умовах гарного дренажу і промивного водного режиму. Гранично припустимою мінералізацією для зрошення грунтів середнього і важкого гранскладу вважають 2-3 г/л, а для супіщаних і піщаних – 10-12 г/л (В. А. Ковда, 1981). Особливо небажана присутність у поливній воді гідрокарбонату натрію. Прийнято, що вода з його вмістом менш 1,2 мг-екв/л придатна для зрошення, 1,25-2,5 – умовно придатна, більш 2,5 – непридатна. Води підвищеної мінералізації й особливо лужні викликають вторинне осолонцювання грунтів.

З підвищенням концентрації солей у воді змінюється режим зрошення. На кожен 1 г солі в зрошувальній воді необхідно додавати на дренажний стік 5-10% водозабору, при цьому потреба в дренажі і вегетаційних промиваннях зростає. При содових зрошувальних водах з концентрацією 0,3-1,5 г/л частка виводу дренажних вод підвищується до 30-50% від водозабору. При цьому доцільним є застосування хімічної меліорації води чи грунтів.

Щоб уникнути втрат поливної води і вторинного засолення, рекомендують:

закриту мережу каналів, що виключає фільтрацію води;
дренажні споруди, що забезпечують утримання солоних грунтових вод на глибині не ближче 1,5-3 м;
капітальні промивання грунтів, якщо вони засолені, для вилучення солей з кореневмісного шару;
регулярні вегетаційні поливи з дренажними водовідводами (В.А Ковда, 1981).

Для охорони грунтів від содового засолення і злитості бажана хімічна меліорація (внесення гіпсу), застосування фізіологічно кислих і сірковмісних добрив, введення в сівозміну багаторічних трав. Режим зрошення повинен виключати перезволоження і пересушення грунтів. При зрошенні необхідна висока культура землеробства, суворе дотримання технологічних норм. Необхідна організація постійно-діючої контрольної служби на зрошувальних системах з метою моніторингу водно-сольового режиму зрошувальних грунтів, їх структурного і гумусного стану для запобігання їх деградації та підтримки високої родючості.

Вторинна кислотність грунтів

Для більшості сільськогосподарських рослин оптимальна реакція грунтів знаходиться в інтервалі рН 6,5-8,0. Грунти промивного водного режиму ( буроземи, підзоли, жовтоземи, фералітні тропічні) володіють підвищеною кислотністю (рН 5-6, обмінний водень, токсичний рухомий алюміній). Ще вища кислотність болотних грунтів змінного окисно-відновного режиму (рН іноді 3-4). Природа грунтової кислотності була детально розглянута в розділі 7.4.

Родючість і загальна біопродуктивність кислих грунтів тим нижче, чим вище їх кислотність. Протягом останніх 3-4 десятиліть спостерігається різке підвищення кислотності атмосферних опадів, озерних вод, поверхневого стоку і грунтів. Це пов'язано з осіданням вугільної, сірчаної, азотної і навіть соляної кислот, що утворюються з газів, якими забруднюють атмосферу транспорт, індустріальні підприємства, теплоелектростанції тощо.

Кислотні дощі нищать ліси на всій планеті, збільшують кислотність грунтів на 1-2 одиниці рН. При цьому в грунтах і грунтових водах різко зростає концентрація токсичних для людей сполук алюмінію, ртуті, свинцю, кадмію. Вапнування понижує кислотність едафотопів, але лише тимчасово, оскільки кислотні дощі і надалі випадають. Необхідні абсолютно нові промислові технології. Прийшов час відмовитись від спалювання палива, яке супроводжується викидами оксидів сірки й азоту. Різко зростає кислотність осушених сульфідних боліт півночі, приморських низовин, мангрових і маршевих грунтів субтропічного і тропічного поясів. Окиснення сульфідів заліза і марганцю (без вапнування) супроводжується утворенням сірчаної кислоти і зниженням рН іноді до 2-3.

Помітну роль в збільшенні вторинної кислотності орних грунтів відіграє неконтрольоване застосування фізіологічно кислих добрив без одночасного вапнування. Негативні наслідки природної, а особливо вторинної кислотності грунтів недооцінювались. Погіршення стану рослинності, особливо масова загибель лісів наносить велику шкоду біосфері всієї планети. Сьогодні потрібні довготривалі цільові програми попередження і ліквідації кислотності грунтів, рік і озер всієї планети. Без цього зберегти ліси і збільшити урожайність на грунтах нечорноземних зон буде неможливо.

Охорона грунтів від переосушення

Досить розповсюдженою є ще одна форма деградації грунтів – переосушення. Воно спостерігається при реалізації необдуманих меліоративних проектів та недотриманні технологічних стандартів. Наприклад, побудова сітки занадто глибоких осушувальних каналів або відсутність шлюзів, що регулюють стік і рівень відводних вод неодмінно призведуть до пониження капілярної кайми. При виконанні осушувальних робіт хибно орієнтуватись лише на відведення надлишкові води. Необхідно встановити і забезпечити оптимальний рівень залягання грунтових вод на полях і пасовищах, при якому відбуватиметься підгрунтове зволоження рослин в сухі бездощові періоди (субіригація). На грунтах різного механічного складу оптимальна глибина підгрунтових вод різна (на пісках і супісках 70-80 см, на суглинках – 100-180 см).

Закладення дрен і водовідводних каналів без врахування мезорельєфу і гранулометричного складу грунтів (тобто лиш за геометрично правильними лініями та штучними кордонами полів) призводить до переосушення і зниження їх родючості (особливо едафотопів легкого гранскладу) або до локального "вимокання" грунтової маси (на важких грунтах). При проектуванні сітки осушувальних каналів необхідно створювати водомірні пости і шлюзи, які дозволятимуть керувати рівнем грунтових вод, їх відтоком та попереджати небезпеку переосушення грунтів.

Значна шкода господарствам чорноземної і нечорноземної зон завдана висиханням малих рік. Зазвичай ці водотоки мали складні меандри русел і розвинуті заплавні тераси, на яких утворювались багаті грунти. Періодичні повені підживлювали заплавні едафотопи і регулярно збагачували їх родючим алювієм. Так звана меліорація заплав шляхом вирівнювання русел малих річок позбавила ці ландшафти води та родючого мулу, понизила рівень води в річках і викликала переосушення (часто з содовим засоленням) заплавних лугових грунтів. В наш час, головним завданням має стати не осушувальна меліорація нових площ, а освоєння вже осушених угідь і занедбаних ділянок.