Поиск

Проблема содового засоления
19.11.2015

В публикациях и докладах автора высказывалось опасение, что при орошении почв степей, памп, пушт, саванн есть потенциальная опасность вторичного содового засоления. Борьба с содовым засолением и мелиорация содовых солончаков является проблемой мирового масштаба и разрабатывается специальной Постоянной комиссией Международного общества почвоведов. Общетеоретические вопросы геохимии карбонатов и бикарбонатов натрия в грунтовых водах рассмотрены в публикациях 1965 и 1969 гг. (Труды Будапештского и Ереванского симпозиумов).
Многие страны Азии, Африки, Европы, Южной и Северной Америки имеют почвы содового засоления. Образуются они под влиянием маломинерализованных (0,5-2 г/л) щелочных грунтовых вод, под влиянием разбавленных содовых оросительных вод (pp. Нил, Инд, Араке, подземные воды Калифорнии, Венгрии, Пакистана) или под их совместным воздействием. Сода (нормальная и двууглекислая) является более токсической солью, чем хлориды натрия. Присутствие соды в оросительных или грунтовых водах вызывает ряд сложных физикохимических, минералогических и физических последствий, отрицательных для почвенного плодородия и в большинстве крайне трудно-устранимых. Поглощающий комплекс почвы за несколько лет насыщается обменным натрием до 50-70% емкости обмена, реакция почв достигает pH 9-11, комковатая и зернистая структура почв исчезает и сменяется глыбистостью и слитостью; появляются пептизированные гидрофильные органические и минеральные коллоиды, образуются и активируются высокодисперсные минералы - смектиты с подвижной кристаллической решеткой, сообщающие почве цементированность и глубокую трещиноватость в сухом состоянии и желеобразный характер при увлажнении. Продуктивность почв содового засоления утрачивается. Мелиорация таких почв требует одновременного применения глубокого дренажа (комбинированного при напорных грунтовых водах с вертикальным дренажем), высоких доз химических мелиорантов (30-50 т/га кислоты, гипса или др.), промывок для удаления избыточных солей, больших доз органических удобрений и постоянного применения кислых и физиологически кислых удобрений. Успешный научный и производственный опыт Калифорнии, Венгрии, Румынии, Армении и Азербайджана полностью подтверждает это.
Образование содовых растворов обязано гидролизу натровых алюмосиликатных минералов при выветривании изверженных горных пород. Десульфирование и денитрификация могут вызывать также образование щелочных растворов. Реакции сорбции кальция или магния и десорбции обменного натрия в почвах ведут к содообразованию в почвах. Ho сода легко нейтрализуется растворами гипса или хлористого кальция, переходя в осадок в виде углекислого кальция. Поэтому почвы содового засоления не могут образоваться в таких геохимических условиях, где грунты содержат гипс, а грунтовые и оросительные речные или артезианские воды содержат слабые растворы гипса или хлористого кальция. Таковы в большинстве территории Ирака, Сирии, Узбекистана, Таджикистана, Туркмении, Прикаспийской низменности. Ho там, где загипсованность почвообразующих пород, водоносных горизонтов, бассейнов стока рек низка, как правило, грунтовые и речные воды почти всегда содержат слабые растворы карбонатов и бикарбонатов натрия, что ведет к накоплению этих солей в почвах.
Содовое засоление почв может быть остаточное (на глубине 70-150 см или больше), современное (активное) - от близких щелочных грунтовых вод; вторичное - после подъема щелочных грунтовых вод; вторичное вследствие использования для полива щелочных оросительных вод. Явления содового засоления орошаемых почв известны в Западной Сибири, Азербайджане, Армении, на юге Украины.
Почвы содового засоления распространены в дельте Хуанхе и долинах рек Западного Китая, в низменностях Монголии, их много в Индии и Пакистане, Иране, Эфиопии, Судане, на равнинах Африканского рифта, на речных террасах Балканского полуострова и Словацко-Венгерской низменности, на равнинах Анатолии, Аргентины, Аризоны, Калифорнии.
Наблюдается содообразование и на лучших почвах, которые орошаются водами высшего качества, где казалось, это невозможно (например, на черноземах юга России). Все это выдвигает задачу охраны почв многих оросительных систем от содового засоления на одно из первых мест среди мелиоративных проблем. Для того чтобы глубже разобраться в фактах и их значении,Институт агрохимии и почвоведения АН России, МГУ, министерства мелиорации и водного хозяйства России и Украины организовали большие экспедиционные и стационарные исследования почв на степных оросительных системах.
Из всего рассмотренного выше ясно, что главной мерой предупреждения содового засоления является исключение переполивов, т.е. разумное ограничение водоподачи, высокий КПД оросительных систем с целью не допустить подъема грунтовых вод. Там, где содовые грунтовые воды уже влияют на почвы, необходимо значительное понижение их уровня и их регулярный отвод. Если окажется, однако, что первоисточником карбонатов натрия на оросительных системах являются поливные речные или подземные воды (как в случае рек Аракса, Инда и Нила, Калифорнии), то потребуется разработать и применять систему мер по нейтрализации оросительной воды уже в каналах при ее транспортировке на поля (добавки гипса, азотной, серной или фосфорной кислот ж др.). Поэтому необходимо тщательнее исследовать сезонный химический состав рек с точки зрения их потенциальной "скрытой содовости". Это особенно относится к рекам безгипсовых бассейнов питания северного стока (Волга, Дон, Днепр, Днестр) и горного стока (Инд, Нил, Кубань, Дунай), транспортирующим в нижнее течение продукты гидролиза первичных алюмосиликатных минералов и дренирующим глубинные щелочные напорные воды.
В плане борьбы с содовым засолением орошаемых почв ценные данные получены индийскими исследователями (Центральный институт по изучению засоленных почв в Карнале, публикации.
На почвах, имеющих высокую щелочность (pH 10) и засоленных углекислыми щелочами с примесью сульфатов и хлоридов, были весьма эффективны гипс и навоз (по 10-50 т/га, рис. 35 ), серная кислота, сульфат железа, сера, пирит и др. Положительный эффект был от добавок цинка. К сожалению, авторы меньше уделили внимания уровню и химическому составу грунтовых вод (первому подпочвенному горизонту) , вопросам промывки солей на фоне дренажа и особенно дренажу грунтовых вод как средству удаления токсических солей из орошаемых почв. Как следует из данных, именно испарение щелочных грунтовых вод, которые большую часть года находятся ближе двух метров от поверхности, является главной причиной засоления низменностей Индо-Гангской равнины. Снижение уровня и отток минерализованных грунтовых вод были бы главным средством повышения эффективности повышения промывок и химических мелиораций.
Попытка рассолить эти почвы гипсованием, мульчированием или учащенными поливами (до 10-14 поливов пшеницы) без глубокого дренажа дает лишь временный эффект или не дает эффекта вовсе, но всегда сопровождается постепенным увеличением общей засоленности полей. В этом отношении заслуживает внимания и поддержки грандиозная программа правительства Пакистана по химической мелиорации щелочных орошаемых почв и щелочных поливных вод в главных районах страны. Потребуется, по подсчетам ученых, до 3 млн. тонн гипса ежегодно. Надо, однако, учитывать, что при щелочных ороситёльных и грунтовых водах всегда будет необходимость повторять химические мелиорации через рад лет, т.к. внесенный человеком гипс будет превращаться в углекислый кальций. Поэтому, кроме гипса, в Пакистане потребуется, конечно, создание развитой сети горизонтального дренажа для удаления солей из почв и грунтовых вод.
Содовое засоление орошаемых почв может проявиться (как вторичное явление) после длительного дренирования и рассоления хлоридо-сульфатных гипсоносных солончаков. При многолетней работе дренажа и при промывном режиме орошения запаса почвенного гипса исчезают, частью вымываясь, частью перехода в углекислый кальций (при взаимодействии гипса и карбонатов щелочной воды). После этого наступает период преобладания карбонатов и бикарбонатов щелочей в грунтовых водах и происходит осолонцевание почв. По-видимому, это явление началось на стародренированных массивах Мугани под влияние вод р. Аракса (щелочных). Рисунок 35а убедительно иллюстрирует это. При опреснении грунтовых вод до уровня 0,7-1,5 г/л они приобрели резко-щелочную реакцию. He исключено, что здесь потребуются химические мелиорации для борьбы с этим процессом.

Проблема содового засоления