Засоление Почв: Причины, Последствия И Меры Борьбы

Что Такое Засоление Почв?

Засоление (соленизация) почвы – это чрезмерное накопление в ней водорастворимых солей, как правило, обычной поваренной соли NaCl. Однако, перечень накапливаемых солей гораздо больше. Засоление почв возникает из-за высоких концентраций различных соединений натрия, калия, кальция, магния, сульфатов, хлоридов, углеводов и бикарбонатов. В зависимости от содержащихся в них соединений, засоленные грунты делятся на соленые, натриевые и солино-натриевые.

Чем Вызвано Засоление Почвы?

Медленное вымывание растворимых солей является главной причиной засоления почв. Засоление происходит либо естественным путем, либо вследствие антропогенной деятельности, в частности, сельскохозяйственных операций. В соответствии с этим различают природное (первичное) и вторичное засоление почв.

Причины Первичного Засоления Почв

• засушливый климат и недостаточное количество осадков, в результате чего избыток солей не вымывается с полей;
• высокая скорость испарения, когда соли скапливаются на поверхности грунта;
• подтопление или недостаточное дренирование, когда соли не вымываются из-за застоя воды в поле;
• повышение уровня моря, когда морские соли проникают в низшие слои почвенного профиля;
• бризы в приморских регионах, которые переносят соленые воздушные массы на прибрежные территории;
• подтопление морской водой с последующим испарением соли и ее кристаллизацией на поверхности поля.

Причины Вторичного Засоления Почв

• орошение полей водой с высокой концентрацией солей, что повышает уровень засоленности почвы;
• просачивание солей из нижних слоев вследствие полива;
• выкорчевывание или отсутствие в севообороте растений с глубокой корневой системой, что приводит к поднятию водного горизонта;
• нерациональное внесение удобрений, когда чрезмерная нитрификация становится причиной засоления почвы;
• посыпание дорог солью (NaCl) вблизи сельскохозяйственных угодий во время снегопадов и гололедицы.

Негативные Последствия Засоления Почв

Засоление полей усугубляет экологическую ситуацию и препятствует сельскохозяйственной деятельности. В частности, засоление почвы негативно отражается на выращивании различных видов сельскохозяйственных культур, функционировании ирригационных систем и повышает риск эрозии полей.

Влияние Засоленности Почвы На Выращивание Агрокультур

Способность растений поглощать влагу зависит от концентрации солей в грунтовых водах и устойчивости к неблагоприятным условиям. Растения поглощают влагу в процессе осмоса, когда вода перетекает из участков с большим содержанием солей в менее концентрированные. Высокая концентрация солей означает отрицательный осмотический потенциал, а засоленные поля малопригодны для выращивания сельскохозяйственных культур.

Ухудшение Качества Воды Вследствие Соленизации Полей

В процессе засоления почв соли не только накапливаются на полях, но и попадают в изначально пресные водоемы, которые в результате становятся солеными. Соленость водоемов ухудшает качество питьевой и поливной воды и способствует дальнейшему засолению пахотных земель в засушливых регионах.

Данная проблема приобрела глобальный масштаб и актуальна в разных регионах планеты. К примеру, к наиболее пострадавшим регионам в мире относят бассейн реки Колорадо в США. За последние 60 лет соленость реки выросла вдвое в Колорадо, Аризоне, Юте, Калифорнии, Вайоминге и Нью-Мексико.

Негативные последствия засоления рек следующие:

• загрязнение сельскохозяйственных угодий;
• ухудшение условий обитания для речной флоры и фауны;
• снижение вкусовых качеств питьевой воды для людей и животных;
• ограничение доступа скота к пресной воде у пастбищ;
• сокращение срок службы конструкций водоснабжения (бетонных, деревянных, металлических и т. д.).

Эрозия Почвы По Причине Засоления Полей

Засоление почв является серьезной проблемой уже само по себе, но засоленность полей нередко становится причиной других проблем. На поверхности засоленных почв постоянно скапливается влага, а длительное переувлажнение может привести к гибели растений. Кроме того, такие земли малопригодны для выращивания сельскохозяйственных культур, что отражается на плотности растительного покрова. Непокрытые участки поля часто подвержены эрозионным процессам.

Влияние Засоления Почвы На Развитие Растений

Основным негативным последствием засоления почв является нарушение водопоглощения растениями, что замедляет их развитие. Отсутствие возможности получить достаточное количество воды отрицательно сказывается на здоровье посевов.

Когда растения не способны поглощать воду, они страдают от осмотического (солевого) стресса, даже при достаточной влажности почвы. Аналогичная ситуация происходит во время засухи, когда влаги в грунте не хватает. И в тех, и в других условиях, растительность погибает из-за физиологической засухи, признаками которой являются побурение и опадание листьев, а также увядание сельскохозяйственных культур.

Кроме того, на засоленных полях растения страдают от ионного стресса, который возникает из-за содержания вредных ионов в солончаках и солонцах, например, хлорида (Cl-) или натрия (Na+). Помимо токсичности, ионы Na+ препятствуют поглощению других положительно заряженных ионов, важных для развития посевов (особенно калия и кальция). Как осмотический, так и ионный стресс может привести к гибели посевов.

Засоление почвы также вызывает дефицит азота у растений, в результате которого уменьшается содержание хлорофилла в листьях. На засоленных полях прорастание всходов и развитие посевов происходит медленно, а объемы усвоенных питательных веществ недостаточны, что также отрицательно сказывается на урожайности сельскохозяйственных культур.

Способность растений адаптироваться к засолению почв зависит от их сорта и вида, условий выращивания на конкретном поле, а также фенологической фазы. Как правило, посевы больше страдают от засоленности почв во время прорастания семян и на ранних этапах развития.

Солестойкость Сельскохозяйственных Культур

Засоленные территории пригодны только для выращивания солестойких культур (галофитов). Некоторые «экстремальные» галофиты (например, солерос европейский или солонец травянистый) могут выдерживать длительное подтопление солевым раствором и даже расти в соляных озерах (частично покрытые водой). Типичным примером солестойких растений являются суккуленты.

В условиях повышенной солености также растут сельскохозяйственные культуры, которые не являются галофитами, но способны адаптироваться к неблагоприятным условиям, например, гречиха или просо.

К солестойким растениям относятся суданка, подсолнечник, сахарная свекла, кормовая свекла, фисташки, озимый ячмень, люцерна, виноград, киноа, хлопок, хлопчатник, капуста, томаты, шпинат, арбузы, сумах, рис и другие сельскохозяйственные культуры.

В условиях высокой степени засоления почв также способны расти некоторые кустарники и деревья:

• шелковица,
• клен,
• оливковое дерево,
• финиковая пальма,
• облепиха,
• барбарис,
• миндаль,
• боярышник.

Как Определить Засоленность Почвы?

Засоленность полей можно обнаружить визуально путем анализа поверхности грунта, скорости инфильтрации (просачивания) воды и состояния растительности. С увеличением концентрации солей признаки засоления становятся более выраженными.

К примеру, после незначительного побеления поверхности грунта со временем появляются кристаллы соли. Помимо визуальных изменений, также существуют косвенные показатели чрезмерной концентрации солей. Так, вблизи засоленных полей ухудшается качество питьевой воды или скот отказывается пить воду из водоемов у пастбищ по причине солености.

Более точные выводы о засолении пахотных земель можно сделать после анализа почвы и измерения ее засоленности специальными приборами.

Изменения На Поверхности Почвы Вследствие Засоления

• повышение уровня воды в бороздах;
• подмокание и подтопление растений;
• побеление поверхности почвы на ранних этапах засоления и кристаллы соли на поздних;
• отсутствие почвенного покрова (где растения не развиваются из-за засоленности почвы);
• разрушение дорог, зданий и других конструкций и т. п.;
• белые или темноватые круги на побережье водоемов.

Признаки Влияния Засоления Почв На Состояние Посевов

• увядание и гибель растений, что приводит к потере урожая;
• уменьшение биоразнообразия;
• появление на поле солестойких растений и их дальнейшее доминирование.

Измерение Степени Засоления Почвы

Кроме визуальных признаков, существуют более надежные методы определения засоленности полей, например измерение электропроводности грунта с помощью специальных приборов. Когда увеличивается степень концентрации соли в растворе, повышается его проводимость. К альтернативным способам анализа засоленности полей относят определение обменного процента натрия или коэффициента поглощения натрия.

Засоление почв можно определить не только путем лабораторной диагностики, но и непосредственно в поле или дистанционно. В поле степень засоления почв контролируют с помощью специальных наземных датчиков. Дистанционно засоленность можно предположить по спутниковым снимкам. Технологии дистанционного зондирования Земли обеспечивают данные в диапазонах SWIR и NIR, по которым можно проанализировать эффективность водопоглощения растений, ухудшение которой, среди прочих причин, может быть вызвано засолением.

Как Бороться С Засолением Почвы?

Оптимальный способ борьбы с засолением полей – не допустить его появления, и для этого важно правильно понимать, почему происходит засоление почв. Если данная проблема все же возникла, важно ее устранить как можно быстрее, до наступления серьезных последствий. Решение проблемы засоленности полей заключается в предотвращении засоления и его уменьшении.

Как Предотвратить Засоление Почв?

Цель профилактики засоления полей – избежать накопления солей в почвенном профиле. Для нормального развития растений необходимо определенное количество солей, но концентрации солей на засоленных территориях намного превышают нужные посевам объемы.

Профилактические меры борьбы с засолением почв следующие:

• Оптимизируйте орошение (уменьшите использование соленой воды, применяйте капельное орошение, используйте опресненную, переработанную, дождевую воду для полива, избегайте переувлажнения растений).
• Вносите органическое вещество и навоз, что помогает сохранить влажность на поле и сократить полив.
• Избегайте глубокой вспашки и применения тяжелой техники, чтобы не поднимать соли из нижних слоев почвенного профиля в прикорневую зону.
• Обеспечьте защиту поверхности грунта с помощью покровных культур или мульчирования.

В рамках профилактики засоления почв, пользователи платформы EOSDA Crop Monitoring могут отслеживать состояние растительности на поле и выявлять участки с низкой плотностью вегетации или отсутствующим почвенным покровом. Своевременное инспектирование таких зон скаутами позволяет понять и устранить первопричину, решая проблему еще до появления серьезных последствий.

Как Снизить Засоленность Почвы?

Существует несколько способов борьбы с засолением сельскохозяйственных земель и повышения их продуктивности:

• Высаживайте солестойкие культуры, чтобы обеспечить почвенный покров и снизить экономические риски.
• Удалите кристаллы соли с поверхности поля механическим способом.
• Нормализуйте содержание солей путем амелиорации ^{Salinity amendments. Division of Agriculture and Natural Resources, University of California.} (например, гипсованием или применением серной кислоты).
• Предварительно обработайте семена раствором NaCl, чтобы ускорить прорастание всходов ^{Cao, Yiqin et al. “Pretreatment with NaCl Promotes the Seed Germination of White Clover by Affecting Endogenous Phytohormones, Metabolic Regulation, and Dehydrin-Encoded Genes Expression under Water Stress.” International journal of molecular sciences vol. 19,11 3570. 12 Nov. 2018, doi:10.3390/ijms19113570}.
• Вносите удобрения рационально, поскольку чрезмерное использование некоторых химических веществ является одним из факторов антропогенного засоления почв.
• Выбирайте сельскохозяйственные культуры, которые способны впитывать влагу за короткое время, чтобы вода не застаивалась на полях.
• Уменьшите испарение воды с помощью мульчи или пожнивных остатков (стерни).
• Оптимизируйте дренирование полей, чтобы соли быстрее вымывались из поверхностного слоя.

Мониторинг Влажности Почвы На Разной Глубине Профиля

Информация на платформе EOSDA Crop Monitoring может оказаться полезной для минимизации последствий техногенного засоления почв. Растения с неглубокой корневой системой могут оказаться неспособными поглощать воду из нижних слоев почвенного профиля, а чрезмерное увлажнение земли может стать причиной засоления. Приложение EOSDA Crop Monitoring содержит данные о влажности почвы на поверхности и в прикорневой зоне, что помогает правильно подобрать сельскохозяйственную культуру для конкретного участка поля.

Определение Оптимального Количества Удобрений

Дифференцированное внесение удобрений снижает риск антропогенного засоления почв из-за чрезмерного применения агрохимических средств. Данное программное обеспечение помогает применять агрохимикаты в количествах, необходимых для каждого поля: ни больше, ни меньше. Таким образом генерируются карты-задания.

На картах вегетации поле разделено на зоны, которые показывают разницу в состоянии посевов на текущий момент. Обнаружив отклонения от нормального развития сельскохозяйственных культур, фермеры могут распределять внесение удобрений в зависимости от потребностей каждой зоны на поле, а именно вносить больше там, где посевы развиваются недостаточно хорошо, и меньше там, где растения здоровы. Такой подход позволяет избежать внесения удобрений в неоправданно высоких количествах и уменьшить расходы на их закупку.

Карты продуктивности предоставляют информацию об исторической продуктивности поля за выбранный промежуток времени и помогают исправить ситуацию внесением калия и фосфора, исходя из потребностей растений в каждой отдельной зоне.

Платформа EOSDA Crop Monitoring помогает определить оптимальный вид сельскохозяйственной культуры на этапе высева семян, рассчитать нормы внесения удобрений и отслеживать состояние растительного покрова в течение сезона. Данные возможности платформы помогают предотвратить и снизить засоление почв, которое является актуальной сельскохозяйственной проблемой. Наше приложение анализирует обширные данные для оценки состояния посевов на разных этапах развития, осуществляет качественный мониторинг полей и предупреждает о рисках потери урожая.

Управлять агробизнесом с использованием программного обеспечения для точного земледелия гораздо проще. Узнайте больше о функционале платформы EOSDA Crop Monitoring у наших экспертов по адресу sales@eosda.com.