Поиск

Удаление (вымывание) солей из почв
19.11.2015

Токсические растворимые соли возможно удалить из почв только в виде водных растворов, т.е. дождевой, поливной или грунтовой водой. В аридных областях рассчитывать на радикальное вымывание солей из почв дождевой влагой не приходится. Хотя известно, что в семиаридных областях Средиземья, в муссонных районах Азии и во влажных областях морских побережий (польдеры Голландии) при наличии работающего дренажа под влиянием атмосферных осадков происходит за 3-5 лет значительное вымывание солей, особенно при песчанистом механическом составе почв. В условиях же климата пустынь и полупустынь Азии, Африки, Америки рассоление почв необходимо осуществлять только при наличии хорошо функционирующего дренажа с помощью специальных мелиоративных промывок.
Таким образом, при современная уровне знаний и техники единственным эффективным средством (экономически приемлемым) удаления солей из почвы и из грунтовых вод является вода. Вода растворяет сохи в почве, вода, извлекает диффузионно-осмотическим током солевые растворы из капилляров структурных агрегатов, из сорбированных водных пленок. Солевые растворы, более плотные (тяжелые) по удельному весу, уносят соли из корнеобитаемой толщи почвы в глубокие горизонты. Новые порции промывной воды, наслоенные сверку (давление!), выталкивают и замещают соленосные капиллярные растворы.
Своим весом промывные воды оттесняют и первые порции промытых солей и сами минерализованные грунтовые воды в дренажные сооружения. Таков сложный механизм удаления солей из засоленной почвы и из грунтовых вод.
Выщелачивание солей при мелиорации засоленных почв - очень сложный и отнюдь не механический процесс. Во-первых, при разной температуре и разной форме окристаллизованности солей выносятся первыми соли наиболее растворимые. Сульфаты и карбонаты натрия обычно отстают от хлоридов натрия и кальция и от сульфатов магния. Во-вторых, возникают обменные реакции между солями раствора и поглощающим комплексом почвы с вытеснением или поглощением обменного натрия и магния и с новообразованием сульфатов и бикарбонатов (за счет гипса и углекислого кальция). В-третьих, при близких к поверхности грунтовых ведах (1-2 м) капиллярная кайма грунтовых вед и они сами подпитывают снизу почву, блокируют нисходящие токи солей и в жаркую погоду под влиянием испарения быстро возвращают соли назад в верхние горизонты почвы. Последнее затруднение может быть снято только очень совершенной и быстрой работой дренажа по отводу и промывных и дренажных вод.
Особенно важно иметь в виду, что непосредственно поливать, осваивать и занимать засоленные почвы в аридных областях сельскохозяйственными культурами нельзя. Засоленные и сильнозасоленные почвы необходимо рассолить до начала их нормального орошения и использования. Без предварительного удаления солей такие почвы при орошении не дают урожая, а засоленность их усиливается. В России промывки этого типа называю "капитальными”. При составлении проекта освоения и орошения сильнозасоленных почв производится подробное изучение запасов и форм солей в почвах и грунтовых водах. Затем на монолитах и в поле на специальных делянках изучаются эффективность промывок, оптимальные нормы (объемы) воды, скорость удаления солей, время, необходимое для рассоления, приемы агротехники, усиливающие эффективность промывок (глубокое рыхление, выравнивание и др.). Особо изучается опасность развития щелочности и накопления в промытой почве обменного натрия.
При подготовке к освоению больших массивов засоленных почв (50-200 тыс. га) целесообразно до широкого развертывания строительства создавать опытные фермы или станции для проведения полевых опытов с дренажем (глубина, междренья) и различными вариантами промывок. К сожалению, в большинстве новое строительство оросительных систем производится очень поспешно и без проведения указанных опытов и исследований.
В Среднеазиатских и Закавказских республиках России накоплен значительный научный и практический опыт проведения мелиоративных промывок. Этот опыт подробно изложен автором в публикациях АН России и в изданиях ЮНЕСКО/ФАО.
Необходимая промывная норма для вымывания солей тем больше, чем больше засоленность почвы, чем тяжелее механический состав почвы, чем ближе уровень грунтовых вод и чем выше их концентрация. Обобщая советский опыт, В.А. Ковда предложил следующую формулу для расчета объема промывной воды:

Y = n1 * n2 * n3 400x + 100,

где Y - слой промывной воды, мм или м3/га;
х - средний % легкорастворимых солей в 2-метровой толще почвы;
n1 - коэффициент, зависящий от механического состава: в песке = 0,5, при суглинке = 1,0; при глине = 2,0;
n2 - от глубины грунтовой воды:
при 1,5-2 = 3;
при 2-5 = 1,5;
при 7-10 = 1,0.
n3 - от минерализации грунтовых вод:
при слабой = 1,0;
при средней = 2,0;
при рассолах =3,0.
В.Р. Волобуев дал свою формулу расчета промывок:
N = K log (Si/So)a,

где N - норма промывной воды, м3/гa;
Si - засоленность почв, % или т/га;
So - допустимая остаточная засоленность, % или т/га;
К - коэффициент пересчета на гектар (10 000);
а - параметр, отражающий соотношение солей (особенно хлоридов), меняющийся от 0,90 до 1,50.
Нормы, рассчитанные по этим формулам, близки к тому, что получено прямыми опытами на полях и используются в России.
Пределы колебания необходимых объемов веды для капитальных промывок выражаются величинами от 800-1000 до 30 000 - 50 000 м3/га. Промывная норма дается на подготовленное поле не сразу, а последовательными порциями по 1000-2500 м3/га (каждая после полного впитывания предыдущей). Если норма превышает 14-15 тыс. м3/га, то промывку целесообразно совместить с культурой риса. Для этого приходится перенести промывку с невегетационного периода (осень, зима, весна) на вегетационный. Иногда промывки необходимо повторять на второй и третий годы. Это выясняется с помощью химического анализа образцов почв, взятых с полей после промывки. Промытое поле целесообразно занимать на ряд лет поливными травами или сельскохозяйственными культурами повышенной солеустойчивости. Урожаи этих культур (сорго, ячмень, рис) возмещают затраты на мелиорацию. В первые годы после промывки вегетационные поливы почв должны производиться с расчетом предупредить реставрацию засоления, т.е. должны обеспечивать нисходящие токи. Такой режим орошения будет необходим до тех пор, пока грунтовые воды не опреснятся до 2-3 г/л. Успех промывок зависит от того, насколько тщательно выровнены поля и отдельные поливные делянки, а также насколько правильно выбраны параметры дренажа (глубина и междренья) и насколько эффективно он работает и сохраняется. Очень часто промывки не дают никакого эффекта или очень малый. Это происходит потому, что норма промывной воды была недостаточной, или потопу, что дренах не обеспечивал отвод и снижение уровня грунтовой воды до критической глубины (был мелким, большие междренья, зарос, заилился и т.д.). Без дренажа промывки засоленных почв можно производить лишь при очень малой площади освоения (15-20% территории) или при наличии естественной дренированности. Ho это очень рискованные и редко дающие успех мероприятия.
Одна из наиболее распространенных ошибок в практике применения промывных поливов и промывок заключается в том, что они производятся без предварительной обеспеченности территории необходимым глубоким дренажем и без выравнивания микрорельефа полей. Распространена и другая ошибка при проведении промывок - это бесконтрольное (в отношении воды и времени) постоянное затопление земли водой на несколько месяцев. Нельзя допускать непрерывное затопление почвы, т.к. снижается эффект промывки, не справляется дренажная сеть с водоотводом, а в почве развиваются анаэробная среда и восстановительные процессы с образованием сероводорода, метана, повышенной щелочности. Особенно сказываются эти явления при хлоридно-натриевом и содовом засолениях.
При безгипсовых почвах, имеющих свободные карбонаты щелочей, высокий pH и высокий процент обменного натрия в поглощенной виде, промывкам обязательно должна предшествовать химическая мелиорация почв. Вносятся гипс, серная кислота, сульфаты железа, сера в больших количествах. Полезны нитрат кальция и суперфосфат, сульфат аммония, лигниты, органические и кислые отбросы. При этом нейтрализуется свободная сода, обменный натрий замещается кальцием, щелочность среды резко снижается, улучшаются структура и водопроницаемость почвы.
После химической мелиорации производят капитальные промывки на фоне дренажа, что и завершает мелиорацию щелочных засоленных почв.