Солончаки

Образование и свойства солончаков. Солончаками, или засоленными почвами, называются такие почвы, которые содержат различные легко растворимые соли в количестве, явно вредном для нормального развития культурных растений.

Практически к солончакам относятся почвы с содержанием растворимых солей более 1%.

О количестве солей и их распределении по профилю солончака наглядное представление могут дать аналитические данные, приведенные в табл. 55.

Эти данные показывают, что солончак в отличие от других почв характеризуется весьма высоким содержанием воднорас-творимых веществ, основная масса которых состоит исключительно из минеральных соединений. При этом максимальное содержание легко растворимых солей приходится на самые поверхностные горизонты почвы, с глубиной количество солей уменьшается.

Развитие солончаков приурочено преимущественно к низинам, приозерным террасам, днищам сухих озер, приморским низменностям, понижениям рельефа в оазисах и т. д. Наиболее крупные районы накопления солей, названные проф. В. А. Ковда провинциями соленакопления, расположены в больших материковых впадинах: Приднепровской, Прикаспийской и Куринской низменностях, в южной части Западносибирской низменности, в Туранской и Центрально-Якутской низменностях, а также в долинах р. Сыр-Дарьи, Аму-Дарьи, Терека, Чу, Или и др.

Образование солончаков в условиях сухой степи и выпотного типа водного режима, где величина испарения превышает сумму атмосферных осадков, может происходить самыми различными способами. Прежде всего причиной высокого содержания легко растворимых солей в почве может являться сама почвообразующая порода, богатая солями. Такого рода соленосные породы довольно часто встречаются на территории Средней Азии, бывшей некогда морским дном.

По некоторым данным (А. Н. Соколовский, В. А. Ковда), источником засоления почв в условиях резкого преобладания испарения над выпадением осадков могут служить подземные месторождения каменной соли — соляные купола и штоки, которые обнаружены почти во всех областях распространения засоленных почв: на Прикаспийской, Туранской и Днепровско-Донецкой низменностях, в долинах р. Аракса, в Заволжье, в Лено-Вилюйской впадине, в устье р. Анабар и на полуострове Таймыр.

Подходя к дневной поверхности и во многих случаях образуя открытые соляные купола, соляные месторождения играют существенную роль в процессах миграции и накопления солей в почвах. Солончаки могут возникать и на месте высохших соленых озер, как например в Ташаузской, Чарджоуской и других областях Туркменистана. Засоление почвы может происходить и в результате деятельности ветров, захватывающих соленую пыль морских побережий и переносящих ее на огромный расстояния вглубь материка.

И действительно, многими исследованиями установлено, что в земной атмосфере во взвешенном состоянии находится значительное количество тончайшей пыли, в состав которой входят мельчайшие кристаллики легко растворимых солей. Содержание солей в атмосфере заметно повышается во время катастрофических бурь и регулярно дующих ветров, способных вздымать большие массы землистых частиц и транспортировать их на расстояние нескольких тысяч километров.

Перемещение солей ветром в виде твердой пыли или с атмосферными осадками получило название импульверизации солей.

Существенным источником пополнения солей в атмосфере являются соленые озера и моря, с поверхности которых вовремя бурь неизбежно вовлекаются в атмосферу водяные частицы вместе с растворенными в них солями. Работа ветров в этом отношении является особенно ощутимой в районах Аральской и Каспийской низменностей.

Так, например, анализы атмосферных осадков, собранных на метеорологических станциях Эльтона, Баскунчака, Новоузенска и других, показывают, что в среднем на 1 га суши ежегодно выпадает с атмосферной пылью до 475 кг солей.

Накопление солей в почве по низинам и речным долинам может происходить также вследствие вымывания и переноса атмосферными осадками солей с повышенных участков на пониженные. Солончаки такого происхождения нередко встречаются по западинам и «блюдцам» среди равнинных пространств зоны каштановых и бурых почв.

Накопление в почвах избыточного количества легко растворимых солей в условиях сухих степей может в известной степени происходить и под влиянием различных галофитов, т. е. специфической растительности, отличающейся большим потреблением солей из почвы (табл. 56).

Сюда относятся различного рода солянки, в числе которых встречаются виды, содержащие до 40—55% от сухого веса растений легко растворимых солей, затем кохии, камфоросмы, полыни и многие другие.

Наибольшую роль в этом отношении играют мясистые, или мокрые, солянки — типичные галофиты, произрастающие на влажных солончаках с близкими грунтовыми водами, и галофиты полусухие, свойственные сухим солончакам и сильно

засоленным почвам с более глубокими грунтовыми водами. После отмирания и минерализации этой растительности образуются легко растворимые соли, которые, скопляясь из года в год в почве, вызывают постепенное засоление местности.

Однако наиболее широко распространенным и главным путем образования солончаков в области сухой степи является обогащение почвы солями, растворимыми в грунтовой воде.

Грунтовые воды описываемой области в большинстве случаев содержат значительное количество растворенных солей и притом местами залегают на небольшой глубине.

В результате капиллярного поднятия грунтовых вод и сильного их испарения поверхностные горизонты почвы все в большей и большей степени обогащаются солями и незаселенные почвы постепенно превращаются в солончаки.

При этом вовсе необязательно, чтобы легко растворимые соли были в избытке в грунтовой воде или в почвообразующей породе. В условиях сухой степи даже слабые концентрации солей в грунтовой воде при длительном процессе восходящего движения растворов приводят к засолению.

Согласно многим исследованиям, химический состав грунтовых вод тесно связан с общими природными условиями и обнаруживает ясно выраженную зональность, что наглядно видно из данных табл. 57.

Как видно из этой таблицы, наивысшая минерализация грунтовых вод обнаруживается в зоне наибольшего засоления почв; по мере же продвижения к северу, в область лесостепи, содержание солей в грунтовой воде резко снижается.

Глубина, с которой грунтовые воды могут засолять поверхность почвы, называется критическим уровнем грунтовых вод и определяется она сухостью климата, механическим составом грунта и его строением. При этом чем тяжелее и монолитнее почвы, тем относительно выше поднимаются засоляющие поверхность растворы грунтовых вод.

Как установлено опытами, практическим пределом капиллярного поднятия солей от поверхности грунтовых вод в условиях Заволжья и Западной Сибири являются 7—9 м. Обычно же глубина засоляющей поверхности грунтовой воды равна 1,5—2,0—3,0 м.

Таковы в основных чертах главнейшие естественные пути развития солончаков в природе. Но засоление почвы может происходить и при неправильном искусственном орошении полей. Такого рода почвы, засоленные в результате орошения, называются вторично засоленными, или искусственными, солончаками.

Вторичное засоление возникает главным образом вследствие бессистемного и чрезмерного полива орошаемых полей.

При этом возможны различные случаи засоления почв. В одном случае в избытке напускаемая на поля вода может поднять общий уровень грунтовых вод и тем самым вызвать капиллярное их поднятие к поверхности почв; в другом — орошаемые воды, опускаясь до соленосных горизонтов, после прекращения полива в силу сильного испарения могут подниматься обратно по капиллярам и выносить соли из глубоких слоев в верхние горизонты почвы.

Такого рода перераспределение солей возможно тогда, когда соленосные горизонты оказываются менее водопроницаемы. В таких случаях избыточная поливная вода может временно задерживаться в соленосном слое и являться источником капиллярных солевых токов к поверхности почвы. Наконец, возможны редкие случаи засоления почв и непосредственно за счет оросительных вод, содержащих то или иное количество растворенных солей.

Такого рода искусственные солончаки нередко встречаются в Голодной степи, на Мугани и в других районах, где в широко поставленной практике орошения допускались в прошлом нарушения рациональных правил полива.

Поэтому борьба с причинами, вызывающими вторичное засоление, в практике орошаемого земледелия приобретает весьма важное значение.

Для правильного решения всех вопросов предупреждения подъема грунтовых вод и вторичного засоления почв на орошаемых землях необходимо проводить всю совокупность агрономических и агро-лесомелиоративных мероприятий.

Здесь необходимо отметить прежде всего введение правильного водопользования и соблюдение поливных норм, а также устранение потерь воды через фильтрацию путем уплотнения грунта в постоянной оросительной сети; применение севооборотов с культурой люцерны; создание лесных насаждений вдоль постоянной оросительной сети с целью уменьшения поверхностного испарения и увеличения расхода просачивающейся воды через транспирацию растений; правильную и своевременную обработку почвы; промывку почвы от солей в осенне-зимний период и устройство дренажной сети для отвода излишков грунтовых вод и понижения их уровня.

Опыт наших старых районов орошения показывает, что при правильном режиме полива и осуществлении всех звеньев агротехники и агро-лесомелиорации полностью исключается возможность вторичного засоления и вместе с тем создаются необходимые условия для возрастающего плодородия почв и непрерывного роста урожаев сельскохозяйственных растений.

Химический состав солей в солончаках. Состав воднорастворимых солей в засоленных почвах может быть весьма разнообразным, но в большинстве случаев эти соли представляют комбинации всего лишь трех катионов — Na⁺, Mg⁺⁺ и Са⁺⁺ и четырех анионов — Cl^—, SO₄^—, CO₃^— и НСО₃^—. Очевидно, что из них возможно образование следующих солей: NaCl, Na₂SO₄, Na₂CO₃, NaHCO₃, MgCl₂, MgSO₄, MgCO₃, Mg(HCO₃)₂, CaCl₂, CaCO₃, CaSO₄ и Са(НСО₃)₂.

Гораздо реже встречаются в природе так называемые нитратные солончаки с содержанием KNO₃ и NaNO₃ с примесью NaCl, CaSO₄, Ca(HCO₃)₂, MgCl₂, MgSO₄ и прочих солей. Незначительные участки этих солончаков приурочены обычно к древним городам, крепостям, караван-сараям и другим древним поселениям, находившимся на территории Туркменской, Узбекской и Таджикской ССР.

Следует отметить, что многие из перечисленных солей не являются непосредственно необходимыми для произрастания растений; некоторые же из них, даже в весьма малых концентрациях, оказываются губительными.

Рядом исследований в этом отношении установлено, что вредное влияние хлористых и сернокислых солей на урожай начинается уже при наличии 0,1% этих солей от веса сухой почвы; при содержании же их около 0,3—0,5% культурная растительность обычно не развивается.

Явление вредного действия солей на растение оказывается весьма сложным и зависит как от токсических (ядовитых) свойств и особенностей каждой соли в отдельности, так и от токсических свойств, получающихся в результате взаимодействия солей. При этом самыми вредными солями среди всех солей, встречающихся в засоленных почвах, являются нормальная, или средняя, сода (Na₂CO₃) и сода двууглекислая (NaHCO₃).

Опытами установлено, что максимально допустимым пределом содержания соды в почве является всего лишь 0,005%. При более высоком содержании соды в почве растения погибают. Далее, по степени токсичности идут NaCl, MgCl₂, в которых ион хлора (С1) является крайне вредным для растений. Такие соли, как СаСО₃ и CaSO₄, можно считать практически безвредными, поскольку развитие растений, как установлено многими наблюдениями, идет хорошо даже на сильно карбонатных и гипсовых почвах.

Скопление воднорастворимых солей в почвах в зависимости от природных условий чрезвычайно варьирует, но нередко оно достигает значительных количеств, доходя в верхних горизонтах до 3—5%, а иногда до 30 и даже 50% от общего веса сухой почвы.

Классификация солончаков. Все существующие в природе солончаки принято подразделять на группы по характеру анионов и катионов их солей, а также по наружным, или морфологическим, признакам.

По анионам преобладающих солей различают следующие виды солончаков: хлоридные, когда в составе солей в наибольшем количестве содержатся хлористые соли тех или иных металлов, а практически главным образом NaCl; сульфатные, когда преобладают сернокислые и среди них главным образом Na₂SO₄; карбонатные, когда в составе солей преобладают карбонаты — СаСОз, и содовые, засоленные Na₂CO₃.

Для иллюстрации к сказанному приведем несколько аналитических данных типичных солончаков (табл. 58).

Из приведенных анализов видно, что в состав данного солончака входят самые разнообразные соли, однако же резкое преобладание в поверхностном слое имеют хлориды. Это явное преобладание хлоридов в солевом профиле и является характерным для хлоридного солончака.

Рассмотрим химический состав сульфатного солончака (табл. 59).

В этом разрезе, в отличие от предыдущего, явное преобладание имеют сульфаты; следовательно, почва является сульфатным солончаком.

Примером содового солончака может служить следующий разрез (табл. 60).

В данном солончаке сода показана СО₃, общее количество которого в верхнем горизонте превышает содержание хлора.

Таким образом, эта почва должна быть отнесена к группе содовых солончаков.

Следует отметить, что в природе очень часто многие солончаки являются смешанными и содержат такую смесь солей, которая не позволяет относить их к категории чисто хлоридных или чисто сульфатных.

В таких случаях их называют хлоридно-сульфатным и, или сульфатно-хлоридными, или сульфатно-содовыми. При этом первая часть двойного названия солончака означает существенную примесь к преобладающей соли; обозначающейся вторым словом. Так, например, в хлоридно-сульфатном солончаке господствующей солью являются сульфаты, в сульфатно-хлоридном преобладают хлориды.

В этом отношении все солончаки можно разделить на следующие группы: хлоридные — хлора больше 40% в плотном остатке; сульфатные—хлора меньше 10%; хлоридно-сульфатные — хлора 10—25%; сульфатно-хлоридные — хлора 25—40% в плотном остатке.

Выше уже указывалось, что различные соли обладают различной токсичностью по отношению к растениям. Поэтому при изучении почв в природе и лаборатории правильное установление категории солончаков по анионам их солей имеет большое агрономическое значение.

Помимо анионов, в основу классификации солончаков берут еще катионы их солей.

По этому признаку различают натровые, магнезиальные и кальциевые солончаки. В первых преобладают катионы Na, во вторых — Mg и в третьих — Са.

Между типичными солончаками и незаселенными почвами в природе встречаются переходные, или промежуточные, почвы с самым разнообразным содержанием солей.

По степени засоленности все почвы подразделяются на незасоленные, слабо засоленные, средне засоленные, сильно засоленные и солончаки. В основу этой классификации положены как общее содержание солей (плотный остаток водной вытяжки), так и содержание хлора и серной кислоты и общей щелочности (табл. 61).

Агрономическая ценность почв находится в обратной зависимости от степени засоления: чем меньше засолена почва, тем выше ее качество и наоборот.

Поэтому в вышеприведенной классификации лучшими будут незаселенные и слабо засоленные разновидности и худшими — сильно засоленные и солончаки. Последние при их использовании в сельскохозяйственном производстве требуют специальной мелиорации.

По данным исследований В. А. Ковда, в преобладании и географическом распространении тех или иных солончаков в природе наблюдается известная закономерность. Так, например, хлоридные солончаки распространены преимущественно в Прикаспийской низменности; сульфатно-хлоридные солончаки преобладают в Туранской и Причерноморской низменностях; хлоридно-сульфатные солончаки характерны для южной части сыртового Заволжья, Зауралья, к востоку от Прикаспийской низменности, Казахской складчатой страны и некоторых районов Туранской низменности (Ферганы, низовьев Зеравшана, дельты Аму-Дарьи); сульфатно-содовые солончаки наиболее широко распространены в Приднепровье, Западносибирской низменности, в Амурской и Лено-Вилюйской низине.

Состав солей находит свое непосредственное отражение в морфологических свойствах засоленных почв.

В этом отношении солончаки подразделяются на пухлые» мокрые, черные, луговые или карбонатно-кальциевые солончаки и «соры», или «шоры».

Развитие пухлых солончаков чаще всего бывает приурочено к сухим, несколько повышенным участкам земли.

Эта группа солончаков характеризуется тем, что поверхностный их горизонт мощностью около 5—7 см представляет совершенно сухую, рыхлую, пылеватую массу, в которой тонет нога при ходьбе. Образование такого горизонта обязано присутствию большого количества главным образом сернокислого натрия, который, кристаллизуясь с большим количеством воды (в форме Na₂SO₄∙10H₂O), во-первых, иссушает почву, а во-вторых, механически ее разрыхляет. Таким образом, пухлые солончаки — это по преимуществу солончаки сульфатные.

Мокрые солончаки внешне отличаются от пухлых тем, что у них нет верхнего рыхлого слоя. Наоборот, поверхность их обычно связанная, сырая, часто темного цвета. В очень сухие периоды года на поверхности образуется плотная, хрустящая под ногами корка солей мощностью около 2—4 см. Такой характер поверхности почвы часто указывает на присутствие в составе солей хлористого кальция (СаСl₂) или магнезиальных солей (MgCl₂ и MgSO₄).

Эта особенность мокрых солончаков объясняется тем, что заключенные в них соли обладают весьма большой гигроскопичностью, благодаря чему они и поддерживают почву во влажном состоянии, придавая ей вместе с тем несколько темноватую окраску.

Черные солончаки по внешнему виду напоминают мокрые солончаки, но отличаются от них резко выраженной темной окраской поверхности. После дождей или полива на таких солончаках стоят лужи темной жидкости, которая совсем не впитывается в почву, а исчезает лишь в результате испарения.

Эти особенности черных солончаков обусловлены присутствием здесь соды (Na₂CO₃), которая диспергирует перегной и сообщает раствору темный цвет.

Вместе с тем сода также резко диспергирует минеральную часть почвы и делает ее слабоводопроницаемой. В связи с этим черные солончаки в известной мере являются синонимом содовых солончаков.

Луговые, или карбонатно-кальциевые, солончаки развиваются под луговой растительностью в условиях близкого залегания минерализованных карбонатных грунтовых вод. Они резко отличаются от других солончаков по многим признакам и главным образом обогащенностью их углекислым кальцием и отчасти углекислым магнием.

Для примера приводим содержание карбонатов в лугово-карбонатных почвах Омской области (по К. П. Горшенину):

Развиваясь под травянистой растительностью в условиях достаточного увлажнения, эти почвы содержат в себе до 6—8% перегноя, много азота и вместе с тем недостаточное количество фосфора и калия.

Луговые карбонатно-кальциевые солончаки широко распространены в северной лесостепи Западносибирской низменности и используются в качестве сенокосных угодий и под посев различных сельскохозяйственных культур.

Наконец, следует отметить, что в Средней Азии среди солончаков часто встречаются так называемые соры, или шоры, представляющие собой высохшие соленые озера или русла древних рек с близкими к поверхности минерализованными грунтовыми водами.

Таковы главнейшие разновидности наиболее распространенных в природе солончаков.

Заключая в себе большое количество легко растворимых солей, солончаки, за исключением луговых карбонатно-кальциевых, представляют собой весьма неблагоприятную среду для развития культурных растений. Вследствие этого участки солончаков в практике обычно не распахивают.

В естественных условиях на солончаках или совершенно не растут никакие растения, или же растут только те растения, которые способны переносить сильное засоление почвы. Следует также отметить, что благодаря близости грунтовых вод нижние горизонты солончаков иногда несут в себе следы оглеения в виде зеленоватых и сизоватых пятен закисных соединений железа.

Промывка засоленных почв. Развитие солончаков в природе сопровождается не только аккумуляцией солей в верхних горизонтах, но и противоположным процессом, т. е. процессом рассоления, или опреснения. Накопление солей в солончаках идет до тех пор, пока грунтовые воды залегают неглубоко от поверхности. Когда же в силу тех или иных причин уровень грунтовых вод будет резко понижен и миграция солей к поверхности прекратится, тогда начинает проявляться процесс рассоления. Процесс рассоления солончаков может иметь место также при искусственном орошении, при устройстве дренажа и т. д. Важным способом рассоления солончака является промывка почв.

Промывка засоленной почвы является наиболее надежным и вместе с тем обычным методом удаления избытка солей из солончака. Этот прием широко распространен в ирригационной практике и при правильном его осуществлении оказывается вполне эффективным методом мелиорации засоленных почв.

При проведении промывок необходимо соблюдение следующих важнейших условий (Л. П. Розов).

Перед промывкой поле должно быть тщательным образом спланировано, иначе не может быть и речи об эффективной и равномерной промывке.

После планировки поле необходимо глубоко вспахать, хорошо пробороновать и затем тщательно выровнять волокушей или легким катком.

Эти работы обеспечивают равномерное затопление поля при промывке и относительно замедленную и равномерную фильтрацию промывной воды через толщу почвы, что значительно повышает эффективность выщелачивания солей.

Перед промывкой поле должно быть разбито на чеки таким образом, чтобы слой воды при затоплении был по возможности одинаков на всей площади.

Промывная вода должна подаваться на поле не сразу, а отдельными порциями с интервалами в 2—5 дней. Такая дробная промывка значительно повышает эффективность выщелачивания солей.

Промывки наиболее целесообразно проводить в осенне-зимний период (ноябрь — январь). В это время потери воды с поверхности почвы на испарение минимальны, грунтовые воды стоят обычно наиболее глубоко и к тому же усиливается эффект промывок под влиянием конденсации водяных паров в верхних почвенных горизонтах, а также за счет выпадающих атмосферных осадков.

После проведения промывных поливов необходимо создать условия, препятствующие восстановлению капиллярных солевых токов, и обеспечить наилучшую разделку почвы для получения высокого урожая. Эти задачи решаются немедленным после поспевания поверхности поля боронованием и последующим, по мере поспевания почвы, углублением рыхлого слоя чизелем.

Необходимо создать при этом свободный сток промывной воды в дренаж. В то же время нужно добиваться осуществления промывок минимально необходимыми нормами, так как это облегчает рациональное решение второго основного вопроса промывок — вопроса об отводе промывных вод.

Все изложенное касается только промывки солончаков кальциевого типа, где весь процесс, с практической точки зрения, можно рассматривать как простое физическое выщелачивание солей.

Промывки же солончаков натриевого типа, связанные с возникновением солонцового процесса, должны сопровождаться внесением гипса, о чем речь будет идти ниже.

Промывка и освоение солончаков в практике колхозов и совхозов проводится также посредством возделывания риса. На дренированных площадях, занятых рисом, резко уменьшается содержание легко растворимых солей в почвах обычно уже в течение первой половины вегетации.

В результате искусственного рассоления путем промывания солончаков и понижения уровня грунтовых вод в целях прекращения капиллярного подъема солей к поверхности почвы солончаки становятся пригодными для возделывания на них культурных растений.

В заключение необходимо подчеркнуть, что задача рациональной организации борьбы с засолением почв заключается не столько в устранении уже имеющихся солей (это всего лишь первая и часто элементарная задача), сколько в борьбе с источниками засоления, т. е. в предупреждении засоления.

В этом отношении основными мероприятиями в хозяйствах орошаемой зоны в ближайший период будут следующие (В. А. Ковда): систематическое улучшение технического состояния ирригационной сети, жесткое выполнение внутрихозяйственного плана водопользования, соблюдение водной дисциплины и постепенный охват планировкой всей поливной территории.

Весьма существенным является проведение точных поливов с твердым выполнением сроков полива и увязки их с обработкой почв.

Основная задача рационального полива — дать на поле такую норму воды, которая увлажнила бы заданную толщу почвы, но вместе с тем не терялась бы бесполезно на просачивание в более глубокие горизонты и тем более не шла на вредное питание грунтовых вод.

Наряду с этим очень важно умелое применение профилактических поливов и промывок засоленных почв, находящихся в культуре, затем обсадка дорог, усадеб, ирригационной и коллекторной сети древесными насаждениями, а также постройка и поддержание в дальнейшем в рабочем состоянии глубокой хозяйственной дренажной сети на наиболее засоленных осваиваемых землях.

Вместе с тем, в пределах ирригационной системы одновременно с мероприятиями внутрихозяйственного характера должна быть осуществлена система более общих мероприятий, в числе которых первоочередными и главнейшими являются следующие: проведение мероприятий по уменьшению потерь ирригационной воды на фильтрацию, осуществление в пределах системы насаждений вдоль ирригационных каналов и коллекторов, сооружение и поддержание в рабочем состоянии основной сети глубоких коллекторов, а также сбросов, обеспечивающих отвод воды в необходимых случаях.

 

—Источник—

Гаркуша, И.Ф. Почвоведение/ И.Ф. Гаркуша.- Л.: Издательство сельскохозяйственной литературы, журналов и плакатов, 1962.- 448 с.

 

Предыдущая глава ::: К содержанию ::: Следующая глава