Техногенное засоление почв

Реферат по интенсивным технологиям в лесном хозяйстве на тему «Засоление почвы и виды засоления»

 

Составил: студент 4 курса 39“б” группы

Чичерин Евгений Сергеевич

Проверил преподаватель:

Лебедев Евгений Валентинович

 

Нижний Новгород

2020 год

Содержание:

Введение

1. Засоление почвы и его влияние на растения

2. Типы засоления почв

3. Техногенное засоление почв

4. Основные причины засоления

5. Методы борьбы с засолением

Заключение

Список используемой литературы

 

Введение

Засолением почвы называют избыточное скопление в корнеобитаемом слое электролитных (растворенных или поглощенных) солей, которые угнетают или губят сельскохозяйственные растения, снижают качество и количество урожая. По данным ФАО (Продовольственная и сельскохозяйственная организация ООН), засоленные почвы занимают в мире огромные площади — около 25 % всей поверхности суши.

На сегодняшний день значительные массивы засоленных почв находятся в Южном Казахстане, Средней Азии, на западе США, в особо засушливых районах Южной Америки и Австралии, в Северной Африке. Особенно высокой степенью засоленности отличаются почвы в пустынях и полупустынях, т.е. в условиях засушливого, или аридного климата.

Засоленные почвы встречаются преимущественно в южных засушливых областях многих стран (Пакистан, Индия, Китай и др.), часто — пятнами среди незасоленных почв. В странах Средней Азии засолено около половины всех распаханных земель. В России они широко распространены в Поволжье.

Засоленные почвы на Украине занимают относительно небольшую площадь — 1,92 млн га; из них, по данным Государственного земельного кадастра, 1,71 млн га в настоящее время в сельскохозяйственном использовании, в том числе слабозасоленных — 1336,6 тыс. га, среднезасоленных — 224,3 тыс. га, сильнозасоленных — 116,3 тыс. га, солончаков — 32,8 тыс. га.

Среди орошаемых земель на Украине насчитывается около 350 тыс. га засоленных, из них 70-100 тыс. га вторично засоленных почв. Площадь солонцовых почв — 2,8 млн га (преимущественно в пределах степи), примерно 2/3 из них разоряется, а около 0,8 млн га — орошается).

 

Засоление почвы и его влияние на растения

Засоление почв – это процесс накопления в почве более 0,25% от ее массы солей, вредных для растений (хлориды, карбонаты натрия, сульфаты). Этот процесс наиболее распространен в засушливых районах, обычно в понижениях рельефа. Эксперты ФАО уверены: засоление является глобальной проблемой.

 Многие неорганические соединения в небольших количествах необходимы для роста растений, но более высокие их концентрации оказываются токсичными. Типичным примером может служить бор. Многие зерновые культуры и разновидности трав чувствительны к высоким концентрациям бора, в то же время некоторое количество бора может поглощаться этими растениями. Важным фактором является содержание натрия в сточной воде. Высокое отношение содержания натрия к содержанию многовалентных катионов оказывает неблагоприятное влияние на растения и грунт. Растениям трудно получать воду из раствора с повышенным содержанием солей, и если натриево-адсорбционное отношение слишком высоко, то грунтовая структура теряет пористость. Засоленность почвы представляет собой более серьезную проблему для ирригации в засушливых районах, где быстрое испарение приводит к увеличению концентрации солей. В северных районах с более влажным климатом накопление солей не может оказаться таким критическим фактором для выращивания фуражных культур. Концентрация растворенных минеральных примесей в воде может оказаться существенным фактором и в том случае, если предполагается прямое повторное использование восстановленной воды. Наиболее распространенными растворимыми солями являются сульфаты и хлориды натрия, калия, магния и кальция. Хотя некоторые из них задерживаются в грунте при ионном обмене, общее содержание растворенных веществ в очищенной воде может быть таким же, как и в исходной сточной воде. Бор, селен и нитрат не задерживаются грунтами и проходят вместе с потоком воды через толщу груита, если они уже прошли через растительную и микробиальную зоны.

  Нарушение нормального водного режима сказывается на поступлении минеральных веществ в корневую систему и ткани растения. Под влиянием засоления изменяются проницаемость и свойства клеточной плазмы, зольный состав растений, может увеличиваться поступление и избыточное накопление вредных легкорастворимых солей и уменьшаться поступление необходимых для нормального развития и роста питательных веществ. Вследствие изменения обмена веществ у растений на засоленных > почвах может снизиться продуктивность фотосинтеза и т. д.
     Неблагоприятное влияние легкорастворимых солей на рост и развитие растений вызывается в основном повышением осмотического давления почвенного раствора по отношению к осмотическому давлению клеточного сока растений. В результате затрудняется поступление воды и растворенных в ней питательных веществ в корневую систему и ткани растения. Под влиянием засоления изменяются проницаемость и свойства клеточной плазмы, зольный состав растений, может увеличиваться поступление и избыточное накопление вредных легкорастворимых солей и уменьшаться поступление необходимых для нормального развития и роста питательных веществ. Вследствие изменения обмена веществ у растений на засоленных почвах может снизиться продуктивность фотосинтеза и т. д. 

 

 

Типы засоления почв

При карбонатном засолении в почве накапливаются главным образом углекислые (т. е. карбонатные) соли натрия. Хлоридное и сульфатное засоления вызываются преимущественно за счет накопления в почве хлористых и сернокислых солей. Смешанное засоление возникает, когда в почве накапливаются приблизительно в равном количестве хлористые и сернокислые соли. При сульфатно-хлоридном засолении в почве преобладают хлористые соли, а при обратном соотношении этих солей образуется хлоридно-сульфатное засоление. Классификация солончаков дает представление о соотношении анионов солей при различных типах засоления почвы.

При большом скоплении солей в почве тип засоления можно определить даже «на вкус». При преобладании в почве хлористых солей, особенно хлористого натрия (поваренная соль), явно ощущается соленый привкус. Повышенное содержание сернокислых солей, главным образом сернокислого магния (английская соль), дает солено-горький, вяжущий привкус.

Засоление с преобладанием хлористых солей чаще всего встречается в пониженных местах, куда соли выносятся с вышележащих участков. Накопление сульфатных солей в почве очень распространено. Значительное скопление их делает почву рыхлой, сухой и пылеватой. На культурных почвах и на землях при глубоком залегании грунтовых вод соли распределяются более или менее равномерно, на сильнозасоленных и переложных землях — неравномерно. В последнем случае наиболее сильное обогащение солями происходит в верхнем 5—10-сантиметровом слое.

Корни культурных растений обычно располагаются в верхнем двухметровом слое почвы. Основная же масса деятельных корней находится в верхнем метровом слое, поэтому содержание солей в этом слое служит показателем вредного влияния засоленности почвы на растения.

Нередко, стремясь более подробно характеризовать степень засоленности почвы, содержание солей определяют и по горизонтам. При этом с целью характеристики разнокачественности и степени засоления часто ограничиваются определением количества Cl’, SO4 и общего содержания солей (сухой или плотный остаток) в водной вытяжке почвы. Количества Cl’, SO4 и плотного остатка, выраженные в процентах на абсолютно-сухую почву, характеризуют степень и качество засоления.

Все почвы, подвергающиеся засолению, разделяются на три большие группы: солончаки (солончаковые и солончаковатые почвы), солонцы и такыры. На солончаковых почвах соли накопляются в верхних слоях и нередко на их поверхности, а на солончаковатых — в большей мере в подпахотном слое. Характерная особенность солонцов — наличие в почве обменного натрия, что делает почву бесструктурной и чрезмерно вязкой. В этих почвах нередко образуется и сода, ядовитая для растений. Почвы такыров представляют собой ровную твердую поверхность. Они характеризуются тяжелым механическим составом, плохой водопроницаемостью, щелочностью и нередко относительно высоким содержанием солей в подпочве.

 

Основные соли, участвующие в засолении почв 

Формула	Минерал	Хим. название	Традиционное название	Описание некоторых свойств
СаСОз	Кальцит (известковый шпат), арагонит, ватерит	Карбонат кальция	Мел	В связи с малой растворимостью СаСО3 безвреден для большинства растений, карбонатные горизонты часто сильно сцементированы и трудно проницаемы для корней растений
MgCO3	Магнезит	Карбонат магния	–	Растворы MgCO3 обладают высокой щелочностью, что угнетает растения
Na2CO3· 10Н2О	Нахколит, трона, натрит, термонатрит	Карбонат натрия	Сода	Крайне токсичен для растений из-за высокой растворимости (178 г/л) и высокой щелочности раствора (рН 10–12)
К2СО3	Поташ	Карбонат калия	–	Токсичен для большинства растений. Из-за редкой встречаемости не играет существенной роли в глобальных процессах формирования засоленных почв
CaSO4·2Н2 О CaSO4	Гипс, селенит, алебастр, ангидрит	Сульфат кальция	Гипс	Не оказывает отрицательного действия на растения вследствие малой растворимости (1,9 г/л). Высокая концентрация гипса способствует образованию сплошной губчатой массы, непроницаемой для воды, воздуха и корней растений, что приводит к угнетению растений и их гибели
МgS04·7Н2 О	Эпсомит	Сульфат магния	Английская соль, горькая соль, магнезия	Обладает высокой растворимостью (252 г/л) и характеризуется крайне высокой токсичностью для растений
Na2SO4	Тенардит,	Суль-	–	Токсичность в 2-3 раза ниже по сравнению с
Na2SO4·10 H2O	мирабилит	фат натрия		МgS04
NaCl	Галит	Хлорид натрия	Поваренная соль	Одно из распространенных и токсичных веществ засоленных почв из-за его физиологической активности и высокой растворимости (264 г/л)
KCl	Сильвин, карналлит	Хлорид калия	–	В засоленных почвах концентрация KCl редко достигает значений, при которых проявляется его токсическое действие
MgCl2	Бишофит	Хлорид магния	–	Вследствие высокой растворимости (353 г/л) обладает высокой токсичностью

 

Техногенное засоление почв

Согласно исследованиям, залповые сбросы минерализованной воды на рельеф, даже при относительно невысоких концентрациях солей, приводят к засолению почв. При интенсивном засолении образуются техногенные солончаки - концентрация солей в верхних горизонтах почвы более 1%. Солончаковатые разности почв образуются при концентрации более 1% солей в нижних горизонтах почвы. Для нефтяных месторождений Западной Сибири характерны относительно невысокие уровни минерализации пластовых вод (10 - 20 г/л), однако этого достаточно для повышения концентрации солей в почве на местах разливов относительно фона на один-два порядка. При замкнутом рельефе и отсутствии выраженного поверхностного стока формируются модификации сильно засолённых почв, вплоть до техногенных солончаков.

Токсичные водорастворимые соли, содержащиеся в минерализованной воде, обладают способностью к высокой скорости миграции в почвах. В пределах одного ореола загрязнения возможны значительные различия в типах солевых профилей почвы. Основным типом засоления является хлоридно-натриевое.

Пространственное распределение солей в почвах зависит от типа почв, интенсивности и времени поступления минерализованной воды в почву, состава солей. Менее подвижные карбонатные соли фиксируются в почвах, ближайших к источнику загрязнения (ядре ореола), Сульфаты мигрируют дальше от места сброса минерализованных вод. Самые подвижные соли -

хлориды распространяются дальше других и формируют внешний контур ореола засоления. При любом начальном солевом составе важнейшей закономерностью первичной геохимической миграции является распространение соединений хлора в нижние части профиля почвы и к краевым зонам ореола засоления. Непосредственно после залпового сброса минерализованной воды на рельеф, основная масса солей скапливается в верхней части почвенного профиля в ядре ореола, а более подвижные минеральные соединения проникают по всему почвенному профилю и создают внешний контур. Закономерности перераспределения солей при их миграции в почве и последующего рассоления достаточно сложны. В реальных природных условиях наблюдается временная неоднозначность процессов рассоления - засоления [84]. Согласно исследованиям Н.П. Солнцевой различная скорость освобождения и миграции техногенных солей в пределах почвенного слоя и их генетических типов, а также разнонаправленность этих процессов, когда происходит рассоление одних горизонтов и одновременное засоление других, является общей закономерностью техногенного галогенеза в любых природно-климатических зонах.

Дальнейшее развитие изучения процесса техногенного галогенеза с использованием компьютерной обработки данных, выполнено Ронжиной Т.В. В её диссертационной работе установлены особенности формирования техногенно трансформированных дерново-подзолистых почв под воздействием высокоминерализованных пластовых вод с использованием методов физического и математического моделирования. К значимым результатам данной работы можно отнести следующие выводы:

1.распределение солей на участках разливов минерализованных вод неравномерно, как по профилю почвы, так и по площади участка, выделяется ореол (ядро) засоления, прилегающие участки средних воздействий и краевые части разливов. Почвы ядра разлива характеризуются очень сильной степенью засоления. Для некоторых точек опробования содержание

2.легкорастворимых солей превышало 1%. В пределах средней части разливов формируются средне засоленные почвы с содержанием легкорастворимых солей не более 0,4%. Краевые части разлива относятся к зонам со слабой степенью засоления (содержание солей 0,1 - 0,2%);

3.при разливах минерализованной воды помимо засоления почв происходит смена типа грунтовых вод с гидрокарбонатно-кальциевого на хлоридно-натриевый, минерализация грунтовых вод может достигать 12 г/дм3 и более. Высокоминерализованные грунтовые воды в результате капиллярного поднятия формируют зоны аккумуляции солей в дерново-глеевых почвах на глубинах 80 - 90 см;

4.на участках разливов происходит ухудшение условий фильтрации, которые могут быть связаны с разрушением почвенной структуры в результате насыщения почвы и ее последующим уплотнением. Полевое определение плотности почвы на месте аварии показало ее рост в верхних горизонтах техногенно трансформированных почв относительно фоновых в 1,5-2 раза;

5.техногенное засоление почв и почвенно-грунтовых вод нефтяных месторождений приводит к гибели древесного яруса и изменению структуры фитоценозов. В зоне солончаков происходит обеднение видового разнообразия, формируется разреженный растительный покров, состоящий из галофитных видов.

Данные результаты получены на основе изучения засоленных участков Красноборского месторождения Калининградской области. Несмотря на существенные различия природно-климатических условий Калининградской области и Среднего Приобья имеются общие закономерности геохимической миграции и трансформации, токсичных водорастворимых солей в почвах, основанные на естественных физических и химических почвенных процессах.