Отношение растений к засоленным почвам - Пути использования малопродуктивных солонцовых земель в Костанайской области

Растительность и почва в природе образуют единую взаимосвязанную систему. Под каждой растительной группировкой распространены почвы только определенного типа.

В условиях засушливого климата степи и полупустыни в процессе почвообразования большую роль играют солянки. Для них характерна смена красок: весной они зеленые, летом - желтые, осенью-красные и малиновые. Благодаря цветовому ландшафту солончаки ясно выделяются на фоне степных трав.

Для среднезасоленных почв свойственны полынно - эфемерово-злаковые группировки растительности. Сильнозасоленные разновидности почв характеризуются наличием эфемерово-солянково-полынных и петросимониевых растительных группировок.

Солончаки отличаются белизной "выпотов" солей на поверхности, а также наличием налетов, кристаллов и корочек. К этим признакам прибавляется растительность из сочных солянок семейства маревых; петросимония толстолистая и супротивнолистая, сарсазан шишковатый, солерос травянистый, лебеда бородавчатая в разных сочетаниях, часто вместе с соляноколосником и другими. Эти данные приведены в таблице 4.

Таблица 4 Типы естественной растительности на засоленных почвах сухой степи и полупустыни

Степень засоления почв

Растительность

Незасоленные

Полынно-разнотравная, разнотравно-злаковая: полынь таврическая, кохия распростертая, осот полевой, пырей ползучий

Слабозасоленное

Полынно-злаково-разнотравная: полынь таврическая, мятлик луковичный, однолетние кострецы и разнотравье

Среднезасоленные

Полынно-эфемерово-злаковая и злаково-полынная с разнотравьем: полынь солончаковая, житняк гребенчатый, мятлик луковичный, кермек, солодка

Сильнозасоленные

Эфемерово-солянково-полынная и петросимониевая: полынь солончаковая, петросимония супротивнолистая, камфоросма, бескильница, ажрек, пырей удлиненный

Солончаки

Обионовая, обионово-бискильницево-петросимониевая и другие сочетания солянок и галофильных злаков: обиона (лебеда бородавчатая), петросимония толстолистая, солерос травянистый, сарсазан шишковатый, солянка древовидная, кусты соляноколосника, местами солитрянка Шоберова

Рост растений на засоленных почвах зависит от концентрации и химического состава почвенного раствора. Влияние солей на растение обусловлено осмотическим связыванием воды и специфическим действием ионов на протоплазму. Растворы солей связывают воду так, что она с повышением концентрации солей становится все менее доступной для растений. Это явление называют физиологической засухой, т. е. при влажной почве вода не может поступать в растение. Кроме этого, соли, проникая в клетку, оказывает ядовитое действие на протоплазму. Солеустойчивость растений - это свойство протоплазмы. У различных растений протопласты погибают при разных концентрациях солей в растворах. Например, чувствительные к засолению протопласты гибнут при концентрации NaCl в растворе 1-1,5%, а солеустойчивые выносят 6% и более.

При экологической оценке засоленных почв применяют термины "биологическая солеустойчивость" и "агрономическая солеустойчивость". Биологическая солеустойчивость - способность растения осуществлять полный цикл индивидуального развития на засоленной почве, нередко с пониженной интенсивностью накопления органического вещества при сохранении воспроизводства потомства. Агрономическая Солеустойчивость - способность организма осуществлять полный цикл развития на засоленной почве и давать в этих условиях продукцию, удовлетворяющую практику сельского хозяйства. Последнее время биологическую Солеустойчивость называют "солевыносливостью", а агрономическую - собственно "солеустойчивостью".

Растения отличаются разной солеустойчивостью. В нашей стране и за рубежом разработан ряд классификаций растений по солеустойчивости. Большинство авторов в своих классификациях на первое место из полевых культур ставят подсолнечник, свеклу, хлопчатник, сорго, ячмень. Однако одна и та же культура в разных классификациях может занимать различное место. Это говорит о том, что Солеустойчивость может меняться в зависимости от условий произрастания. Например, степень засоления, переносимая растениями, значительно возрастает с повышением влажности почвы. В условиях холодного климата и меньшего потребления воды растения переносят более высокие концентрации солей, чем в жарком климате. Влияет на солеустойчивость и механический состав почв. На тяжелых почвах растение меньше страдает от засоления, чем на легких. А. К. Носов установил, что предельная концентрация солей в почве, при которой хлопчатник еще выживает, на тяжелых почвах - 2,21% плотного остатка и 0,79% хлора, на суглинистых - соответственно 0,78 и 0,16 и на супесях - 0,53 и 0,14%. Повышает солеустойчивость растений высокое содержание гумуса в почвах.

В зарубежных странах для определения засоленности почв часто используют показатель электропроводности, выражаемый в ММО. Чем выше содержание солей в почве, тем больше электропроводности. Г. А. Словцева обобщила зарубежные материалы по солеустойчивости разных культур, выраженной в единицах электропроводности. Растения нормально развиваются, если электропроводность составляет, в ММО/см: пшеница - 4,5-10, овес - 10, рис - 4,9, сорго и кукуруза - 8, хлопчатник - 13,2-14, рапс и сахарная свекла - 14, клещевина - 6, абрикос - 7, апельсин - 6, инжир, яблони, гранат, персик, виноград - 5, овощные культуры - 10-11.

Лаборатория засоленных почв США определила группы культур по солеустойчивости:

    - устойчивые (более 10ММО) - свекла, спаржа, шпинат; - среднеустойчивые (4-10ММО) - томат, капуста спаржевая, капуста кочанная и цветная, салат, сахарная кукуруза, картофель, батат, перц, морковь, лук, горох, тыква, огурец; - неустойчивые (менее 4ММО) - редис, сельдерей, овощная капуста.

Высокие концентрации солей в почвах сильно тормозят ростовые процессы как надземной массы, так и корневой системы растений, уменьшается ассимиляционная поверхность и продуктивность фотосинтеза, снижается урожайность сельскохозяйственных растений. По данным таблицы № важно установить допустимые пределы засоления, под которыми понимается такое количество солей, при котором урожай культур не снижается, снижается на 20-25%, на 50%.

Таблица 5 Допустимые для некоторых сельскохозяйственных культур пределы хлоридно-сульфатно-натриевого засоления

Культура

Содержание солей в почве, %

Урожай не снижается

Урожай снижается на 20-25%

Урожай снижается на 50%

Томат рассадный

0,30

0,59

0,96

Томат безрассадный

0,20

0,39

0,69

Баклажаны

0,30

0,59

0,92

Перец сладкий

0,20

0,25

0,53

Горох овощной

0,20

0,25

0,42

Свекла столовая

0,50

0,83

1,20

Картофель

0,30

0,54

0,68

Озимая пшеница

0,20

0,34

0,52

Кукуруза на зерно

0,30

0,42

0,58

Кукуруза на зеленый корм

0,30

0,57

0,90

Подсолнечник

0,40

0,69

1,03

Люцерна

0,30

0,57

0,96

Подсолнечник - основная масличная культура в Республике Казахстана и выращивается в основном в Восточно - Казахстанской, Павладарской и Акмолинской областях. В последние годы крестьяне пытаются его выращивать практически во всех областях республики, так как он является наиболее рентабельной культурой. Посевные культуры его превышают 300 тыс. га.

Подсолнечник светолюбивое, короткодневное растение, приспособленное к перенесению засух. Развитая корневая система способна использовать недоступные для большинства однолетних культур запасы влаги в почве. Несмотря на засухоустойчивость для формирования урожая семян ему необходима достаточная влагообеспеченность. Поэтому зоны недостаточного увлажнения с целью рационального использования почвенной влаги необходимо знать оптимальную густоту стояния растений подсолнечника на единице площади. [32]

За годы площадь под подсолнечником в нашей стране возросла в 4,5 раза, а производство растительного масло - в 10 раз. Советские селекционеры значительно улучшили это растение, и теперь подсолнечник по масличности семян стоит выше ляллеманции, горчицы, арахиса, периллы и лишь несколько уступает клещевине.

Благодаря успешным работам по селекции подсолнечника академиков В. С Пустовойта, Л. А.Жданова и их учеников масличность его в среднем по стране поднялась с 3% в 1953 г. до 41% - в 1962 г. а выход масла соответственно возрос с 30,7% до 39%. Дальнейшее увеличение производства масла будет идти в основном за счет повышения урожайности культуры.

При переработке семян на масло получается от 40 до 55% жмыха. Он содержит 36-40 % белка и 6-10% жира и является питательным концентрированным кормом для животных. В корзинках подсолнечника, которые обычно идут на силос, содержится около 15% протеиновых веществ. Лузга идет для производства спирта и других веществ. Зола из стеблей подсолнечника содержит около 4% фосфорной кислоты и до 36% окиси калия. Она используется для выработки поташа и как удобрение.

Подсолнечник - медоносное растение и хороший предшественник для многих других сельскохозяйственных культур.

В хозяйствах Республики подсолнечник является одной из основных культур: им ежегодно занимают здесь 35-40 тыс. га.

Науно-исследовательские учреждения и передовые хозяйства области в течение ряда лет вырашивают высокие и устойчивые урожаи подсолнечника.

Культурный подсолнечник - однолетнее растение с деревянистым стеблем, достигающим 4 м высоты. Имеет сильно развитые стержневые и боковые корни, проникающие в почву на глубину до 3 м. Стебель и листья подсолнечника покрыты жесткими волосками. Мощная корневая система позваляет подсолнечнику использовать влагу из глубоких слоев почвы, а хорошее опушение стеблей и листьев обеспечивает устойчивость против засухи.

В период всходов подсолнечник не требователен к теплу, но нуждается во влаге. Прорастение семян во влажной почве начинается при температуре 4-6 и значительно ускоряется при повышении ее до 8-10. Наклюнувшиеся семена переносят кратковременное понижение температуры до -10, набухшие, но не проросшие - до -13. Всходам подсолнечника не страшны заморозки до -8.

Высокая холодостойкость подсолнечника в начальный период развития позволяет высевать его в ранние сроки и под зиму, чем в известной степени ослабляется напряженность весенних полевых работ.

В зависимости от температуры и влажности почвы всходы подсолнечника в условиях Республики появляются на 12-25-й день после посевы. Эту биологическую особенность подсолнечника учитывают при организации борьбы с сорняками.

В фазе двух-трех пар настоящих листьев (через 15-20 дней после всходов) начинает закладываться корзинка соцветия, от величины которой зависит урожай. Бригадиры и звеньевые строго следят за тем, чтобы уже к этому времени растениям были созданы самые благоприятные условия для роста и развития.

Подсолнечник требователен к освещению, зетенение его другими растениями препятствует росту и развитию. Поэтому земледельцы области не допускают, чтобы на поле раньше подсолнечника появились всходы сорняков.

В период от начала заметного образования корзинки (через 43-45 дней всходов) до конца массового цветения (70-80 дней после всходов) подсолнечник наиболее требователен к воде. Недостаток влаги в почве в это время - одна из причин пустозерности.

В передовых хозяйствах высевают подсолнечник в такие сроки, чтобы критический период растений совпал с периодом наибольшего выпадания осадков. Это достигается также подбором соответствующих сортов.

Цветение подсолнечника в Республике наступает на 50-60-й день после всходов и продолжается 20-25 дней. Одна корзинка цветет 8-10 дней. В это время проводят дополнительное опыление растений.

По длине вегетационного периода различают три сортовых группы подсолнечника: скороспелые, у которых вегетационный период составляет 82-84 дня, раннеспелые - 83-90, среднеранние - 92-95 дней.

По данным госсортоучастков, за последние четыре года испытания вегетационный период различных сортов подсолнечника по сельскохозяйственным зонам Республики был от 105 до 136 дней.

Разная продолжительность вегетационного периода одних и тех же сортов подсолнечника по сельскохозяйственным зонам области объясняется различием почвенно-климатических условий. Так, средняя многолетняя сумма положитеьных температур выше 10 в горной лугово-степной зоне составляет 2 150є-, а сумма осадков за период с температурой выше 10 є составляет 2 800є, или на 650є больше; сумма осадков за соответствующий период составляеет лишь 150 мм. Отсюда и вегетационный период у некоторых сортов подсолнечника, высеваемых в горной лугово-степной зоне, на 15-28 дней больше, чем в долинной сухостепной зоне. Так, сорт Чернянка 66 имеет длину вегатационного периода от 105 дней - в долинной чухостепной зоне до 133 дней - в горной лугово-степной зоне. Эта закономерность характерна для всех сортов. Чем жарче и засушливее климат, тем короче вегетационный период. [10]

В Костанайской области в связи с сокращением в последние годы посевных площадей зерновых и кормовых культур высвобождается больше количество пашни. По предварительным подсчетам площадь его составляет около 1,5 млн. га. Эти земли становятся рассадником сорняков, болезней и вредителей культурных растений. Обострение проблемы борьбы с саранчовыми вредителыми в последние годы - наглядное потверждение остроты возникшей проблемы.

Выводятся из состава пашни в первую очередь малопродуктивные земли малогумусные, деградированные, солонцовые почвы и их комплексы. Поэтому для решения вопроса рекультивации этих земель необохдим комплексный подход. В первую очередь, необхдимые специальные мелиоративные механические обработки почвы, цель которых - увеличение водо - и воздухопроницаемости почв, разуплотнение плотных солонцовых иллювиальных горизонтов; улучшение физических и агрохимических свойств почв. Одним из способов такой обработки является глубокое рыхление мелиоративным орудием. Глубина обработки зависит от глубины залегания карбонатов кальция. В Костанайской области преобладают высококарбонатные почвы. В связи с этим безотвальное рыхление на 30-35 см улучшает физические свойства почвы за счет механического разрушения и частичного перемешивания солонцового и карбонатного горизонтов. Карбонаты почвы становятся источником кальция, участвующего в процессе "самомелирации".

Другая важнейшая задача при решении проблемы рекультивации "бросовых" земель - это подбор для них культур "освоителей". Многократно доказано, что лучший способ улучшения малопродуктивных земель - это посев многолетних трав, которые улучшают агрофизические и химические свойства почвы, активизируют биологические и химические процессы, пахотный слой заметно обогащается подвижными формами питательных веществ.

Провести процесс залужения в масштабах области на всей высвобождающейся площади не представляется возможным. Зачастую этому мешают отрицательные агорфизические и химические свойства почвы, поэтому проводить его рекомендуемом поэтапно. На первом этапе предусматривается посев 1-2-го года предварительных культур - "освоителей", которые должны быть соле - и солонцеустойчивыми, засухоустойчивыми и высокопродуктивными. Испытания, проведенные на опытных участках РГКП "Заречное", показали, что такими культурами являются суданка, сорго и особенно подсолнечник с урожайностью 100-200 ц/га зеленой массы.

Подсолнечник был взят для дальнейшего изучения в качестве культуры-"освоителя" малопродуктивных солонцовых почв и их комплексов. В станционарном опыте изучались следующие обработки почвы под эту культуры:

    - плоскорезная обработка (КПП 2,2) на 14-16 см; - плоскорезная обработка (КПГ-250) на 25-27 см; - отвальная вспашка (ПЛН-8-35) на 20-22 см; - глубокое рыхление (РСН-2,9) на 35 см.

Последний прием обработки улучшал водно-физические свойства и химический состав почвы. Так, перед посевом наибольший запас продуктивной влаги был на варианте обработки РСН-2,9 как в сухой 1998, так и во влажной 1997 г. (соответственно 159,6 и 206,2 мм). Это было обусловлено лучшим промачиванием метрового слоя почвы за счет улусшения физических свойств солонцового горизонта, что потверждается данными определения объемной массы. Глубокое рыхление на 35 см способствовало снижению объемной массы на глубине залегания солонцового слоя (20-45 см) до 1,34-1,4 г/см3. При зональной плоскорезной обработке на 25-27 см наблюдалось снижение плотности почвы в слое 0-30 см (1,24-1,35 г/см3) , а ниже слоя 0-30 см показатели объемной массы были неудовлетворительными (1,48 г/см3). На варианте отвальной обработке не наблюдалось разуплотнении пахотного горизонта (0-20), т. к. поднятие на поверхность иллювиального солонцового горизонта вызвало весной заплывание солонца и образование почвенной корки (объемная масса 0-10 см слоя 1,39г/cм3).

Весной перед посевом подсолнечника наибольшее содержание нитратов (по Сдобниковой) было на варианте отвальной вспашки (88,7 мг/кг), что было связано с интенсивностью процесса нитрификации на этом варианте. Остальные варианты азоту имели среднюю обеспеченность - 37,9-43,2 мг/кг почвы. По обеспеченности фософром выделилися вариант глубокого рыхления (40,3 мг/кг почвы), что выше других вариантов на 2,8-3,1 мг/кг. Улучшение пищевого режима по фосфору на этом варианте нами объяснялось лучшей растворимостью фосфатов при переходе их из труднодоступного связного состояния, в котором они находятся в солонцовых почвах. Это в свою очередь, обеспечивалось хорошим влагонакоплением в осеннее - весенний период.

Учет урожая зеленой массы проводился в фазе цветения 50% корзинок подсолнечника. Уровень урожайности по вариантам в среднем за 3 года (1996-1998 гг.) составил 129-315 ц/га. В среднем за 3 года достоверно выше урожайность зеленой массы была на варианте глубокого рыхления. Прибавка урожая по сравнению с зональной обработкой на 25-27 см составила 23,7 ц/га (при НСР0,5 19,2 ц/га).

По глубокой плоскорезной обработке на 35 см был получен больший в опыте выход кормовых единиц и протеина - соответственно 47,7 и 3,95 ц/га.

Таким образом, испытание подсолнечника на малопродуктивных солонцовых почвах и их комплексах в условиях Костанайской области выявило его высокую эффективность для посева в качестве культуры - "освоителя" этих земель. Для разуплотнения солонцового и подплуженного горизонтов необходимо проведение мелиоративного глубокого рыхления на 35 см (РСН-2,9) перед посевом подсолнечника, который по данной обработке обеспечивает в разные по уровню увлажнения годы получение стабильного урожая зеленой массы (129-319 ц/га) с хорошими показателями кормовых качеств. [28]

По вопросам определения предельно допустимого количества солей в почвах, при котором возможно выращивать сады, нет единого мнения. Одни исследователи считают возможным посадки садов на засоленных почвах, другие, наоборот, не допускают размещения многолетних насаждений на почвах с повышенным содержанием легкорастворимых солей. Такое противоречие объясняется тем, что незасоленные почвы в обычном понимании, т. е. не засоленные для полевых культур, могут быть засолены в глубоких горизонтах. Такое засоление сказывается неблагоприятно на росте и плодоношении сада, а в ряде случаев приводит к его преждевременной гибели.

Степень засоления для плодовых деревьев чаще всего учитывают по содержанию групп солей. Различают две группы вредных солей: нейтральные и щелочные. Количество нейтральных солей (MgSO4, MgCl2, Na2SO4, NaCl, CaCl2) в корнеобитаемом слое не должно превышать для яблони и груши 4,0-3,5, для абрикоса - 4,0-4,5 м.-экв. на 100 г почвы. Щелочные соли [Na2СО3, NaНСО3, Mg(НСО3)2] более ядовиты.

В. Ф. Иванов для плодовых культур на таблицах 6, предлагает предел солеустойчивости определять таким количеством солей, которое позволяет собирать 50% урожая в сравнении с незасоленными почвами.

Таблица 6 Предельно допустимые концентрации солей в почвах, отводимых под плодовые насаждения, м.-экв. на 100 г почвы

Группы почв

Вредные соли

Глубина почвенных слоев, см

Пригодность почв под плодовые насаждения

0-100

100-160

160-200

200-300

I

Сульфаты

Хлориды
    2,0 0,3
    2,0 0,3
    2,0 0,3
    2,0 0,3

Хорошие для всех плодовых культур

I I

Сульфаты

Хлориды
    2,0 0,3
    2,0 0,3
    2,0 0,3
    2,0-3,0 0,3-0,5

Удовлетворительные для всех пород

Сульфаты

2,0

2,0-2,5

2,0-3,0

3,0-3,5

Удовлетворительные для косточковых пород; кроме черешни; неудовлетворительные для семечковых

I I I

Сульфаты

Хлориды

2,0

3,0

5,0

5,0

Непригодны под плодовые насаждения

Для многолетних насаждений важное значение имеет мощность корнеобитаемой толщи, свободная от угнетающих концентраций вредных нейтральных и щелочных солей. При бонитировке почв для многолетних насаждений для определения уровня плодородия почв приведены в таблице 7.

Данные приводятся для толщи рыхлых пород, проницаемых для корней. Высокие концентрации солей в плотных породах не определяют значимости плодородия, так как эти породы недоступны для корневых систем. Плодородие определяется свойствами рыхлого слоя, лежащего выше уплотненной подпочвы.

Засоленные почвы используют для лесопосадок. Древесные породы так же, как и другие растения, неодинаково реагируют на степень засоления, качественный состав солей и глубину появления их токсичных концентраций

Таблица 7 Уровень плодородия почв под многолетними насаждениями в зависимости от глубины залегания вредных солей повышенных концентраций

Глубина залегания солей, см

Плодовые

Виноградники

Семечковые

Косточковые

Технические

Столовые

Красные

Белые

1

2

3

4

5

6

275

1,00

1,00

1,00

1,00

1,00

250

0,95

1,00

1,00

1,00

1,00

200

0,80

0,90

1,00

1,00

1,00

175

0,70

0,80

0,90

0,90

0,90

150

0,60

0,65

0,75

0,75

0,75

125

0,50

0,40

0,60

0,60

0,60

100

0,40

0,30

0,50

0,50

0,50

75

0,28

0,20

0,25

0,25

0,25

50

0,08

0,08

0,05

0,05

0,05

25

0,01

0,01

0,01

0,01

0,01

Лесопригодны несолонцеватые черноземы, каштановые и луговые почвы для засухоустойчивых древесных и кустарниковых пород, если не содержат легкорастворимых солей в количествах, оказывающих угнетающее воздействие на растения, до глубины 1,5м.

Ограничено лесопригодны в черноземной зоне для дуба, береста, груши, клена полевого; в каштановой зоне для белой акации, гледичии, софора, туи восточной, если содержание угнетающих количеств легкорастворимых солей начинается с глубины 1,0м.

Условно лесопригодны почвы при угнетающих количествах солей с глубины 0,5-1,0 м. к культурам для этих почв относятся вяз мелколистных, айлант, ясень зеленый, лох.

Пригодны только под культуру тамарикса почвы с засолением в пределах верхнего 50-сантиметрового слоя. Почвы с содержанием хлоридов 0,4-0,6% в поверхностных горизонтах их не пригодны для лесонасаждений.

Как отмечалось выше, к засоленным почвам относятся солонцы и солонцеватые почвы. Происхождение солонцов и солонцеватых почв связано с солонцовым процессом - внедрением в поглощающий комплекс обменного натрия. По К. К. Гедройцу, солонцы образуются в процессе рассоления солончаков. При хлоридно-натриевом и сульфатно-натриевом засолении в поглощающий комплекс внедряется катион Na+, вытесняя выщелачивания из верхних горизонтов водно-растворимых почвенных солей, коллоиды, насыщенные натрием, пептизируются и, вмываясь на определенную глубину, выпадают под действием электролитов (солей) в осадок, образуя солонцовый горизонт. Наиболее энергично вступает в поглощающий коллоидальный комплекс почв натрий из соды. Образование солонцов и солонцеватых почв может происходить при перемежающимся засолении и рассолении почв, в процессе которых обменные катионы СаІ+ и MgІ+ замещаются катионом натрия.

Высокая щелочность и присутствие соды приводят к диспергации коллоидно-илистой части почвы, коллоиды из геля переходят в золь, перемещаются из верхних горизонтов вниз, образуется уплотненный коллоидно-илистыми частицами иллювиальный солонцовый горизонт.

Осолонцевание почв происходит при рассолении безгипсовых и глубокогипсовых солончаковых и солончаковатых почв в условиях орошения за счет концентрированных хлор-натриевых (сульфатно-натриевых) и содо-содержащих почвенных растворов. Кроме того, причиной осолонцевания почв могут являться ирригационные воды с повышенным содержанием катионов натрия и минерализованные грунтовые воды в случае их подъема при орошении и внедрении в пределы почвенного профиля.

Содержащийся в солонцах и солонцеватых почвах обменный натрий определяет многие химические и водно-физические свойства почв. В присутствии поглощенного натрия, обусловливающего щелочные свойства почв и образование соды, почвенные коллоиды приобретают высокую дисперсность и большую подвижность в воде.

Структурные элементы под действием воды разрушаются, размокают. Почвы, насыщенные натрием, характеризуются высокой пластичностью и липкостью. При смачивании они сильно набухают. В сухом состоянии объем их резко уменьшается, образуются плотные горизонты, разбитые трещинами на столбовидные или глыбистые отдельности. Для солонцов и солонцеватых почв характерны высокая гигроскопичность, низкая водопроницаемость и высокое содержание недоступной для растений влаги. Солонцовые свойства возрастают по мере насыщения коллоидов натрия и усиливаются в присутствии обменного натрия.

Однако, как показали исследования Н. П. Панова и Н. А. Гончаровой, природный процесс солонцевания нельзя сводить только к наличию в почве обменного натрия.

Изучая факторы, определяющие неблагоприятные свойства малонатриевых солонцов, они установили, что формирование иллювиальных горизонтов в солонцах связано с накоплением легкоподвижных соединений SiO2 и потенциально подвижных полуторных окислов и магния, образующихся при разрушении минералов. Легкоподвижные соединения SiO2 участвуют в образовании иллювиального горизонта, вызывая цементацию почв при высыхании и пептизацию (высокую дисперсность) почвенной массы под действием воды и другие отрицательные агрофизические свойства почв.

В. Н. Михайличенко в результате исследований почв солонцовых комплексов Северного Казахстана установил, что основным фактором устойчивости дисперсного состояния почвенной массы солонцов является гидрофильная плазма, содержащаяся в малонатриевых солонцах и играющая роль пептизатора и стабилизатора гидрофобных систем.

Автор пришел к выводу, что образование солонцов не ограничивается обменом ионами между ППК и почвенным раствором. Физико-химические условия образования солонцов способствуют гидролизу алюмосиликатов с освобождением кремния, алюминия, железа, магния и других элементов, что сопровождается синтезом поликремниевых кислот, разнообразных коллоидно - и молекулярно-подвижных веществ, придающих почвам солонцовые свойства.

В процессах солонцеобразования большое значение, как показали работы В. В. Егорова, имеют водно-растворимые соли натрия, залегающие в подсолонцовом солевом горизонте и питающие при преиодическом увлажнении и высыхании солонцовый горизонт. Солевой горизонт солнцов - постоянный резерв натрия, обеспечивает относительную устойчивость солонца в природе и возможность реставрации солонцовых свойств.

Солонцы распространены в лесостепной, степной, сухостепной и полупустынной зонах, преимущественно мелкими пятнами в комплексах с почвами других типов. Солонцы в почвенных комплексах могут занимать от 3-5 до 70-85% площади, местами они образуют сплошные массивы.

Согласно классификации В. М. Фридланда, В. А. Носина, А. Ф. Большакова, Н. П. Панова, Н. Я. Половицкого по характеру водного режима и комплексу связанных с ним свойств солонцы делятся на три типа: автоморфные (грунтовые воды залегают глубже 6-7 м); полугидроморфные (грунтовые воды на глубине 3-6 м) и гидроморфные (грунтовые воды 1-3 м).

Автоморфные (степные) солонцы подразделяются на подтипы: черноземные, каштановые и полупустынные; полугироморфные (лугово-степные) солонцы - лугово-черноземные, лугово-каштановые, лугово-полупустынные; гидроморфные (луговые) солонцы - черноземно-луговые, каштаново-луговые, лугово-болотные и луговые мерзлотные.

По мощности надсолонцового горизонта А солонцы делятся на корковые (горизонт А менее 5 см), мелкие (5-10 см), средние (10-18 см) и глубокие (более 18 см).

По содержанию обменного натрия в солонцовом горизонте В солонцы подразделяются на малонатриевые (Na+ менее 10% от емкости обмена), средненатриевые (Na+ - 10-25%) и многонатриевые (Na+ более 25% от емкости обмена).

Солонцы в подсолонцовом горизонте или нижней части почвенного профиля в большинстве случаев засолены водно-растворимыми хлоридами, сульфатами и карбонатами. Кроме этого, в солевых горизонтах солонцов и солонцеватых почв содержатся труднорастворимые в воде карбонаты кальция и гипс.

По глубине верхней границы залегания водно-растворимых солей солонцы подразделяются на солончаковые - выше 30 см, солончаковатые - 30-80 см, глубокосолончаковатые - 80-150, глубокозасоленные - глубже 150 см.

По составу водно-растворимых солей, содержащихся в подсолонцовом горизонте, солонцы подразделяются на щелочные (содовые, содово-сульфатные, сульфатно-содовые, хлоридно-содовые, содово-хлоридно-сульфатные) и нейтральные, засоленные нейтральными солями (сульфатные, хлоридно-сульфатные, сульфатно-хлоридные).

Наиболее злостные солонцы щелочные, распространены в лесостепной и степной зонах. Щелочные солонцы приурочены главным образом к почвам гидроморфных и полугидроморфных рядов (солонцы луговые, лугово-степные).

Щелочные солонцы многонатриевые. Содержание обменного натрия в содовых и сульфатно-содовых солонцах достигает 40-60% от емкости обмена.

В категорию щелочных солонцов, но с меньшим содержанием обменного натрия, в условиях орошения переходят безгипсовые и глубокогипсовые солонцы, засоленные нейтральными солями. В частности, при рассолении безгипсовые и глубокогипсовые хлоридные и сульфатно-хлоридные солончаковые солонцы трансформируются по химизму соответственно в содовые и сульфатно-содовые.

Сульфатные, хлоридно-сульфатные, сульфатно-хлоридные (нейтральные) солонцы распространены главным образом в сухостепных и пустынно-сепных районах Казахстана. Эти солонцы имеют нейтральную или слабощелочную реакцию и во многих случаях с глубины 30-40 см содержат заметное количество солей кальция, углекислой извести или гипса. Нейтральные солонцы малонатриевые, средненатриевые и отчасти многонатриевые.

Наряду с солонцами в природе широко распространены солонцеватые черноземы, каштановые, бурые пустынно-степные, лугово-степные и луговые почвы, характеризующиеся солонцеватым горизонтом с содержанием в нем обменного натрия от 3-5 до 15-20% емкости обмена. В зависимости от содержания в поглощающем комплексе обменного натрия солонцеватые почвы подразделяются на слабосолонцеватые, среднесолонцеватые и сильносолонцеватые.

Солонцеватые почвы с той или иной глубины обычно засолены водно-растворимыми солями и характеризуются неблагоприятными для развития растений химическими, физическими и водно-физическими свойствами.

С солонцами и солонцеватыми почвами генетически связаны солоди и осолоделые почвы.

Сущность осолодения состоит в разрушении в нейтральных и щелочных условиях почвенного поглощающего комплекса и вымывании продуктов разрушения и коллоидов водой. Как результат осолодения возникает аллювиально-иллювиальная дифференциация профиля почвы с формированием горизонта А2, обогащенного кремнеземом и кварцем, и горизонта В, где накапливаются полуторные окислы и ил. Осолодение возникает в стадии солонца и является неизбежным процессом эволюции солонцов и солонцеватых почв. Неосолоделые солонцы в природе не встречаются.

Солонцы и солонцеватые почвы неблагоприятны для большинства растений. Их негативные свойства заключаются в крайне отрицательных физических характеристиках солонцового горизонта, в присутствии в пределах почвенного профиля токсичных водно-растворимых солей. Содержащийся в солонцах обменный натрий обуславливает высокую щелочность почв (рН более 8,5-9) и присутствие воды. Накапливающаяся в солонцах сода вызывает гибель растений при содержании 0,005%.

Низкая водопроницаемость солонцов создает резкий дефицит влаги, так как объем почвы, способной накапливать влагу, ограничивается преимущественно надсолонцовым горизонтом. Его мощность не бывает большой - всего 5-25 см. этот же слой является и корнеобитемым. Проникновению корней вглубь препятствуют солонцовый иллювиальный горизонт. Кроме неблагоприятных характеристик почв, связанных с солонцеватостью, обменный натрий оказывает физиологически отрицательное воздействие на растения. Происходит нарушение соотношение катионов кальция и натрия, что затрудняет поступление кальция в растения. При недостатке этого элемента растения перестают его усваивать. Кальций, наоборот, начинает выделяться из корней в почву.

Неблагоприятные солонцовые свойства - щелочность, дисперсность, набухаемость, дефицит влаги, высокая плотность и др. проявляются при содержании обменного натрия уже свыше 5-20% от емкости обмена.

В естественных условиях к солонцам приурочены особые биоценозы. Это белополынно-типчаковые ассоциации с черной полынью, прутняком и камфоросмой, а также чернополынно-камфоросмовые с белой полынью и прутняком. Типичную разнотравно-злаковую растительность степей и сухих степей на солонцах не встретишь.

Культурные растения также неодинаково реагируют на солонцеватость почв. По материалам сводки "Мелиорация засоленных и солонцовых почв" и другим данным приводится классификация растений в отношении их солонцеустойчивости в таблице 8. Это необходимо для рационального использования солонцовых почв. При освоении солонцов после их мелиорации для создания благоприятного агробиологического фона и повышения плодородия высевают солонцеустойчивые растения.

Таблица 8 Относительная устойчивость растений к обменному натрию

Неустойчивые

Среднеустойчивые

Устойчивые

1

2

3

Авокадо

Морковь

Люцерна

Фасоль (зеленые бобы)

Клевер

Ячмень

Кукуруза

Паспалум

Свекла

Грейпфрут

Овсяница высокая

Свекла сахарная

Апельсин

Салат-латук

Свинорой

Мандарин

Лук

Хлорис

Яблоня

Редис

Житняк гребенчатый

Груша

Рожь

Пырей высокий

Кострец безостый

Райграс итальянский

Айва

Черешня

Сорго

Рис

Абрикос

Шпинат

Пырей сизый

-

Помидоры

Донник

-

Пшеница

Суданская трава

-

Вика

Житняк ширококолосый

-

-

Волоснец

-

-

Регнерия волокнистая

Солонцеватость снижает урожаи большинства сельскохозяйственных культур. Для различных природных зон по влиянию солонцеватости на уровень плодородия почв приведены в таблице 9.

Таблица 9 Влияние солонцеватости на уровень плодородия почв

Степень солонцеватости почв и подтип солонцов

Уровень плодородия почв различных зон

Таежно-лесная

Лесостепная

Черноземно-степная

Сухо-степная

Несолонцеватые

1,00

1,00

1,00

1,00

Слабосолонцеватые

0,89

0,89

0,88

0,88

Среднесолонцеватые

0,71

0,71

0,68

0,68

Сильносолонцеватые

0,59

0,59

0,55

0,55

Солонцы:

Глубокие

Средние

Мелкие

Короковые
    0,55 0,45 0,30 0,15
    0,55 0,45 0,30 0,15
    0,55 0,45 0,30 0,15
    0,60 0,50 0,40 0,25

Похожие статьи




Отношение растений к засоленным почвам - Пути использования малопродуктивных солонцовых земель в Костанайской области

Предыдущая | Следующая