ПРИЧИНЫ ВОЗНИКНОВЕНИЯ ЗАСОЛЕНИЯ ПОЧВЫ В ЧУЙСКОЙ ОБЛАСТИ

CAUSES OF APPEAR OF SALINITY SOILS IN CHUY VALLEY

Tamara Toktokozhoeva

senior teacher of Institute of Mining and Mining Technology named after U.A. Asanaliev,

Kyrgyzstan, Bishkek

Kadirbek Kenjahimov

сandidate of Agricultural Sciences, Associate Professor of  Institute of Mining and Mining Technologies named after U.A.Asanaliev,

Kyrgyzstan, Bishkek

Erkinbek Toktoraliev

сandidate (PhD) of Geographic science, associate professor of Kyrgyz State University of Construction, Transportation and Architecture named after N. Isanov,

Kyrgyzstan, Bishkek

Aygul Bekbolotova

doctor of Biological Sciences, Associate Professor of Kyrgyz State University of Construction, Transport and Architecture named after N. Isanov,

Kyrgyzstan, Bishkek

АННОТАЦИЯ

Дана характеристика засоления почв. Изучены особенности засоления почв Чуйской области.

ABSTRACT

Given description of soil salinization. Analyzed particular soil of Chuy valley.

Ключевые слова: почва, засоленность, солонцы, влажность, ареал.

Keywords: soil, salinization, alkaline, humidity, area.

В последнее время во многих регионах проявляются различные экологические проблемы [3–5; 7–19]. При определении ресурсного потенциала, физико-химических и биологических свойств почв необходимо иметь представление об их экологическом состоянии [3; 11; 13; 18]. Большое значение имеет анализ особенностей химизма (качественного состава солей) и степени засоления. Эта дифференциация имеет экологический характер и основана на устойчивости к засолению средне-солеустойчивых культур.

Типы засоления почв имеют весьма закономерные географические ареалы. Так, ареалы содового и сульфатного соленакопления встречаются преимущественно в орошаемых почвах Чуйской долины. Хлоридно-сульфатное и сульфатно-хлоридное соленакопления доминируют в орошаемых почвах Южного Кыргызстана. Содово-сульфатные и хлоридно-сульфатные в условиях Нарынской области [11; 12].

Сумма токсичных солей равна сумме токсичных ионов, выраженных в процентах

(токсичные ионы – Cl^- + Na⁺ + Mg²⁺ + SO₄ + + НСО_3токс, %)                               (1).

Ионы С1^-, Na⁺, Mg²⁺ – относятся к категории токсичных целиком; расчет токсичных ионов производят только в том случае, когда содержание Са²⁺ в водной вытяжке более 2 ммолей (+) на 100 г почвы.

НСОз_токс = НСО_3об - Са²⁺; SO|" = SO²," - (Са²⁺+ НСО₃)                               (2).

Расчеты токсичных ионов производят в миллимолях эквивалентов, затем переводят в проценты и их суммируют [5].

Значение дифференциации почв по степени засоления весьма актуально в прикладном отношении, по крайней мере, по двум причинам. Во-первых, она позволяет количественно установить возможность использования почв в сельскохозяйственном производстве.

Явления засоления и заболачивания в большинстве случаев связаны с резкой декомпенсацией баланса грунтовых вод. Баланс грунтовых вод и солей можно определить, как количественное соотношение их прихода и расхода за определенный отрезок времени.

Наиболее интенсивно вторичное засоление развивается на массивах с недостаточной дренированностью, приуроченных к дельтам, пойменным и надпойменным террасам, приозерным и приморским низменностям. В меньшей мере вторичное засоление проявляется на высоких террасах, предгорных и водораздельных равнинах, особенно в тех случаях, когда почвы этих территорий подстилаются хорошо фильтрующими породами – песками, песчано-галечниковым и валунно-галечниковым аллювием.

В развитии вторичного засоления на орошаемой территории можно обнаружить определенную стадийность. Выделяют три стадии вторичного засоления почв: 1) засоление почв вдоль новых оросительных каналов; 2) общее засоление орошаемой территории; 3) рассоление староорошаемой территории и засоление пустующих пространств [6].

Первая стадия вторичного засоления характеризуется интенсивной фильтрацией воды из новых каналов и повышением уровня грунтовых вод в зоне влияния канала. Вдоль канала образуется зона вторичного засоления почв. На второй стадии развивается общее засоление почв орошаемой территории. Вторая стадия реализуется в несколько этапов: 1) сезонное пятнистое засоление; 2) постоянное пятнистое засоление 3) сплошное засоление.

Если территория плохо дренирована, в породах содержатся значительные запасы солей, поливные воды минерализованы и ограничены, а испарение велико, вторичное засоление сохраняется длительное время. На оросительных системах с более благоприятными природными условиями поступление пресных поливных вод вызывает рассоление территории. Это третья стадия развития вторичных явлений на орошаемом массиве. Рассоление происходит в том же порядке, в каком происходило засоление. Вначале опресняются территории вдоль каналов, затем происходит рассоление всей орошаемой территории. Соли с орошаемой территории вытесняются на их периферию и далее за пределы орошаемых земель на неорошаемые участки. Возникает так называемое периферийное засоление орошаемых оазисов. Чем старше орошаемый массив, тем более выражен процесс рассоления центральной его части и засоления периферии и прилегающих неорошаемых земель. По достижении определенной фазы перелоги из солеприемника могут стать фактором засоления. Возможен обратный процесс передвижения солей из периферии к центру.

Стадии вторичного засоления протекают в зависимости от степени минерализации грунтовых вод. При низкой минерализации вторичное засоление начинается со стадии периодического пятнистого засоления, которое сменяется постоянным пятнистым засолением.

При оценке оптимальных уровней грунтовых вод на массиве орошения следует иметь в виду их усвоение культурной растительностью на транспирацию. Свекла, хлопчатник, люцерна могут использовать грунтовые воды с глубины 2–5 м. При этом их суточный расход на транспирацию в вегетационный период для разных культур (мм/сут) оказывается весьма существенным и характеризуется следующими величинами: люцерна – 3,0–8,0, хлопчатник – 1,5–2,0, кукуруза – 2,8–4,0, пшеница – 2,6–2,8, древесная растительность – 3,0–4,0.

Таблица 1.

Критическая глубина грунтовых вод в зависимости от почвообразующих и подстилающих пород

В орошаемой зоне Чуйской долины распространены почвы с высоким содержанием поглощенного натрия в поверхностных горизонтах, слабощелочной или щелочной реакцией (рН более 8,4) и элювиально-иллювиальной дифференциацией профиля. Такие почвы называются солонцами, если в их солонцовом (иллювиальном) горизонте В 1 содержание обменного натрия равно или превышает 20 % емкости катионного обмена. К солонцовым относят почвы с содержанием поглощенного натрия более 5 % от емкости катионного обмена. Солонцы так же, как и солончаки, являются засоленными почвами. Однако в их профиле соли сосредоточены не в поверхностном слое, а на некоторой глубине.

Повышенное содержание поглощенного натрия в солонцах и солонцеватых почвах вызывает угнетение или гибель сельскохозяйственных и лесных культур. Процесс накопления поглощенного натрия в поглощающем комплексе почвы называют процессом осолонцевания. Процесс осолонцевания может протекать двумя путями. Во-первых, в результате интенсивного элювирования засоленных почв и освобождения их поверхностных горизонтов от водорастворимых солей. Этот процесс может происходить при понижении базиса эрозии и уровней фунтовых вод. В этом случае реализуется эволюционная схема К.К. Гедройца [8], согласно которой в условиях промывного режима имеют место следующие переходы: солончак – солонец – солодь. Е.Н. Ивановой [9] было показано, что образование солонцов в этих условиях возможно только в том случае, если в составе водорастворимых солей солончака отношение Na/(Ca +Mg) > 4. В солончаках, засоленных нейтральными солями с содержанием кальциевых солей более 20 %, солонцовые свойства при рассолении не проявляются.

Солонцы могут возникать под влиянием слабоминерализованных растворов, содержащих соду, например под воздействием слабощелочных грунтовых вод. В процессе взаимодействия слабоминерализованных, преимущественно щелочных, вод с невысоким содержанием соды может происходить постепенное накопление натрия в поглощающем комплексе. В сухостепной и полупустынной зонах не исключена возможность формирования солонцовых почв в результате поступления и аккумуляции поверхностных слабоминерализованных вод в небольшие понижения, местные депрессии.

Повышенное содержание поглощенного натрия в почвенном поглощающем комплексе оказывает отрицательнее влияние на растения, на физико-химические, химические и физические свойства почв. Сода, присутствующая в поверхностных горизонтах профиля, соль сильного основания и слабой кислоты, подвергается активному гидролизу:

Na₂CO₃ + 2H₂О→2NAOH+H₂CO₃                                                                   (3).

Поэтому солонцы (и сильносолонцовые почвы) обладают щелочной реакцией среды. Величина общей щелочности НСО₃ более 0,06 % свидетельствует о солонцеватости. В солонцах присутствует более 0,001 % нормальных карбонатов натрия, переходящих в водную вытяжку. Общая щелочность сильносолонцеватых почв выше 0,1 %. Солонцы и сильносолонцеватые почвы отличаются высокой подвижностью органического вещества и его активной миграцией по профилю. Этот процесс наиболее четко проявляется в солонцах черноземной зоны. Иллювиальные горизонты солонцов имеют гумусовые потеки, обогащенные органическим веществом кутаны на гранях структурных отдельностей.

Внедрение натрия в поглощающий комплекс вызывает резкое ухудшение физических свойств почв. Повышается их набухаемость. В сухой период глинистая масса солонцов сжимается, подвергается консолидации. Сжатие сопровождается разрывами. Возникает сложная сеть крупных трещин. Особенно отчетливо она проявляется в иллювиальной толще солонца, где формируются столбчатые горизонты. Солонцы возникают в условиях периодически промывного водного режима, когда относительно кратковременная стадия обводнения профиля сменяется его иссушением. В период обводнения в анаэробных условиях происходит интенсивная гидратация коллоидов, их набухание. Во влажный период иллювиальные горизонты солонцов часто становятся водоупорными, абсолютно непроницаемыми, а в сухой период поверхностные горизонты могут обладать очень высокой, иногда провальной водопроницаемостью. Этим объясняется глыбистый характер солонцов, их низкое плодородие и сложность окультуривания. В сухом состоянии солонцы обладают рельефной структурой, в периоды же насыщения водой в результате интенсивного расклинивающего действия гидратных оболочек они отличаются низкой водопрочностью агрегатов.

Важным фактором, лимитирующим плодородие солонцов, являются их водно-физические свойства. Почвенная масса солонцового горизонта во влажном состоянии отличается тиксотропностью, так как находится в коллоидно-дисперсном состоянии. Это объясняется тем, что при взаимодействии почвы с натриевыми солями (обязательное условие развития солонцового процесса) происходит замещение катионов кальция в коллоидно-полимерном комплексе на натрий. Последнее приводит к возрастанию заряда коллоидных частиц и их электростатическому отталкиванию. Почвенная масса при этом легко пептизируется.

Во влажном состоянии солонцовый горизонт высокопластичный, вязкий и липкий, сильно набухает. Последнее приводит к очень низкой воздухоемкой пористости и пониженному воздухообмену, что вызывает сильное кислородное голодание растений. При высыхании солонцового горизонта имеет место сильное сжатие почвенной массы, развивается трещиноватость и глыбистость почв, особенно заметная на пашне. Сжатие почвенной массы приводит к сильной деформации, а в ряде случаев и к разрыву растений. При высыхании твердость солонцового горизонта возрастает, что способствует увеличению сопротивления почв при обработке.

Во влажном состоянии солонцы отличаются очень низкой водопроницаемостью, она в 10–15 раз меньше, чем у несолонцеватых почв. Водопроницаемость солонцов тем ниже, чем выше доля обменного натрия. Так, скорость фильтрации через солонцовый горизонт на 6-й час измерения в почвах с содержанием обменного Na до 10 % колебалась от 0,430 до 0,108 мм/мин, а при увеличении содержания Na сверх 20 % фильтрация через солонцовый горизонт полностью.прекратилась. Из-за низкой водопроницаемости большая часть выпадающих осадков стекает по поверхности почв. Поэтому общий запас влаги в солонцах всегда ниже, чем у расположенных рядом зональных почв.

Еще одной отрицательной особенностью солонцов является высокое содержание недоступной для растений влаги, оно составляет у солонцов 12–17 %, тогда как у черноземов всего 8–12 %. Сосущая сила корней культурных растений оказывается недостаточной, чтобы усвоить эту влагу. Именно поэтому при одинаковых общих запасах влаги в солонцовых почвах активной влаги всегда меньше, чем в других почвах. В связи с этим в солонцах наблюдается «физиологическая сухость» почвы [11; 12].

Таким образом, в процессе исследований установлено, что причинами развития нежелательных процессов вторичного засоления и осолонцевания в орошаемых почвах Чуйской долины, это нерациональное использование земельных и водных ресурсов. Также выявлено, что накопление токсичных солей в корнеобитаемом слое почвы и катионов натрия в почвенно-поглощающем комплексе более 5 % отрицательно влияют на рост и развитие сельскохозяйственных культур и приводят зависимости от типа и степени засоления и солонцеватости к снижению урожайности от 15 % до 80 %, а в солончаках – до 100 %.

Поэтому возникает необходимость проведения научно-обоснованного комплекса мероприятий по сохранению и улучшению экологического состояния орошаемых почв Чуйской долины.

Список литературы:

1. Баженов Н.К. Засоленные почвы Киргизии и пути их мелиорации. Фрунзе: Кыргызстан. 1973. 126 с.
2. Баженов Н.К. Улучшение засоленных и солонцеватых почв Киргизии. Фрунзе, 1967. 115 с.
3. Базилевич Н.И., Панкова Е.И. Методические указания по учету засоленных почв. – М., 1968. 91 с.
4. Гедройц К.К. Солонцы, их происхождение, свойства и мелиорация // Тр. Носовской с.-х. оп. станции. 1926. Вып. 46.
5. Домашенко Ю.Е., Кулик М.И., Ларионов М.В. и др. Актуальные задачи биологии и экологии в региональном контексте: монография. Новосибирск, 2016. 124 с.
6. Егоров В.В. Причины устойчивости солонцовых свойств и обоснование мелиорации солонцов // Почвоведение. 1979. № 7. С. 8–12.
7. Кенжахимов К.К., Мамбетова Г.А., Бейшенкулова Д.А. Эколого-мелиоративная обстановка орошаемых почв Кыргызстана и пути их улучшения // Известия КГТУ им. И. Раззакова, Бишкек. 2014. № 33. С. 464–467 с.
8. Кенжахимов К.К., Темирбек у Ильич, Экологические проблемы засоленных почв Кыргызстана // Вестник ВУЗ, Бишкек, 2010. С. 123–130.
9. Ларионов М.В. Агрохимическая характеристика почв в пределах урбанизированных территорий Поволжья // Современные проблемы науки и образования. 2012. № 3. С. 307. URL: http://www.science-education.ru/103-6074. (Дата обращения: 12.11.2016).
10. Ларионов М.В. Анализ состояния атмосферного воздуха в условиях урбанизированной среды с помощью фитоиндикации // Вестник КрасГАУ. 2012. № 11. С. 88–92.
11. Ларионов М.В. Комплексная оценка геохимических и биоиндикационных показателей окружающей среды (на примере урбосистем Саратовской и Волгоградской областей) // Проблемы и мониторинг природных экосистем. Пенза, 2015. С. 94–101.
12. Ларионов М.В. Результаты мониторинга элементов группы тяжелых металлов в почвенной среде урболандшафтов Саратовской области // Проблемы и мониторинг природных экосистем. Пенза, 2014. С. 82–85.
13. Ларионов М.В. Экологический мониторинг городской среды: монография. Саратов: Саратовский источник, 2015. 104 с.
14. Ларионов М.В., Ларионов Н.В. О состоянии городских почв Саратовской области // Вестник КрасГАУ. 2009. № 10. С. 35–38.
15. Ларионов Н.В., Ларионов М.В. Ксенобиотическое загрязнение загородных рекреационных объектов в муниципальных районах на западе Саратовской области // Естественные и математические науки в современном мире. 2015. № 29. С. 152–161.
16. Ларионов Н.В., Ларионов М.В. Тяжелые металлы как фактор техногенного воздействия на почвы урбоэкосистем Саратовского региона // Вестник КрасГАУ. 2009. № 11. С. 22–26.
17. Любимов В.Б., Ларионов М.В. и др. Накопление тяжелых металлов в почвах и растениях вдоль железнодорожных путей в условиях городского и сельского ландшафта // Вестник БГУ. 2011. № 4. С. 200–204.
18. Larionov M.V. Scheme technogenic stress of natural and artificial landscapes of the Saratov and Volgograd regions // Теоретические и прикладные вопросы науки и образования: в 16 ч. Ч. 15. Тамбов, 2015. С. 8–9.
19. Larionov N.V., Larionov M.V. Eco-analytical research of some xenobiotics in soils // Фундаментальные и прикладные исследования в современном мире. 2014. Т. 1. № 6. С. 153–155.