Засоление почвы
Засоленность почвы — это содержание солей в почве ; процесс увеличения содержания соли известен как засоление . [1] Соли встречаются в природе в почве и воде. Засоление может быть вызвано естественными процессами, такими как выветривание минералов или постепенный уход океана. Это также может произойти в результате искусственных процессов, таких как ирригация и использование соли для дорог .
Естественное явление
[ редактировать ]Соли являются естественным компонентом почвы и воды.Ионы , ответственные за засоление: Na + , К + , Как 2+ , мг 2+ и Cl − .
В течение длительных периодов времени, когда минералы почвы выветриваются и выделяют соли, эти соли вымываются или вымываются из почвы дренажными водами в районах с достаточным количеством осадков. Помимо выветривания минералов, соли также отлагаются через пыль и осадки. Соли могут накапливаться в засушливых регионах, что приводит к естественному засолению почв. Так обстоит дело, например, во многих частях Австралии .
Человеческие практики могут увеличить засоленность почв за счет добавления солей в поливную воду. Правильное управление орошением может предотвратить накопление солей за счет обеспечения достаточного количества дренажной воды для выщелачивания добавленных солей из почвы. Нарушение структуры дренажа, вызывающее выщелачивание, также может привести к накоплению солей. Пример этого произошел в Египте в 1970 году, когда Асуанская плотина была построена . Изменение уровня грунтовых вод до начала строительства привело к эрозии почвы , что привело к высокой концентрации солей в уровне грунтовых вод. После строительства продолжительный высокий уровень грунтовых вод привел к засолению пахотных земель . [ нужна ссылка ]
Содеренные почвы
[ редактировать ]Когда На + (натрий), почвы могут становиться натриевыми . pH кислым натриевых почв может быть , нейтральным или щелочным .
Натриевые почвы представляют собой особые проблемы, поскольку они, как правило, имеют очень плохую структуру, которая ограничивает или предотвращает инфильтрацию и дренаж воды . Они имеют тенденцию накапливать определенные элементы, такие как бор и молибден, в корневой зоне в количествах, которые могут быть токсичными для растений. [2] Наиболее распространенным соединением, используемым для рекультивации натриевых почв, является гипс , и некоторые растения, устойчивые к солевой и ионной токсичности , могут предложить стратегии улучшения. [3] [ не удалось пройти проверку ]
Термин «натриевая почва» иногда используется в науке неточно. Его использовали взаимозаменяемо с термином «щелочная почва» , который используется в двух значениях: 1) почва с pH выше 8,2, 2) почва с содержанием обменного натрия выше 15% обменной емкости. Термин «щелочная почва» часто, но не всегда, используется для обозначения почв, соответствующих обеим этим характеристикам. [4]
Засоленность суши
[ редактировать ]Засоленность в засушливых районах может возникнуть, когда уровень грунтовых вод находится на расстоянии от двух до трех метров от поверхности почвы. Соли из грунтовых вод поднимаются капиллярным путем на поверхность почвы. Это происходит, когда грунтовые воды засолены (что верно во многих районах), и этому способствуют методы землепользования, позволяющие большему количеству дождевой воды попасть в водоносный горизонт, чем он может вместить. Например, вырубка деревьев для нужд сельского хозяйства является основной причиной засоления засушливых земель в некоторых районах, поскольку глубокие укоренения деревьев были заменены поверхностными укоренениями однолетних культур.
Засоление из-за орошения
[ редактировать ]
Засоление в результате орошения может со временем возникать везде, где происходит орошение, поскольку почти вся вода (даже естественные осадки) содержит растворенные соли. [5] Когда растения используют воду, соли остаются в почве и со временем начинают накапливаться. Эту воду, превышающую потребности растений, называют фракцией выщелачивания . Засоление оросительной воды также значительно увеличивается из-за плохого дренажа и использования соленой воды для орошения сельскохозяйственных культур.
Засоленность городских территорий часто является результатом сочетания процессов орошения и грунтовых вод. Орошение теперь также распространено в городах (сады и зоны отдыха).
Последствия засоления почвы
[ редактировать ]Последствия засоления
- Пагубное воздействие на рост растений и урожайность
- Повреждение инфраструктуры (дороги, кирпичи, коррозия труб и кабелей)
- Снижение качества воды для пользователей, проблемы с отложениями, повышенное выщелачивание металлов, [6] особенно медь, кадмий, марганец и цинк.
- Эрозия почвы , в конечном счете, когда посевы слишком сильно страдают от количества солей.
- Для опреснения требуется больше энергии
Засоление является важной проблемой деградации земель . Засоленность почвы можно снизить путем выщелачивания растворимых солей из почвы избытком поливной воды. Контроль засоления почвы включает в себя контроль уровня грунтовых вод и промывку в сочетании с дренажем плиткой или другой формой подземного дренажа . [7] [8] Комплексную оценку засоления почвы можно получить в Объединенных Наций Продовольственной и сельскохозяйственной организации . [9]
Солеустойчивость сельскохозяйственных культур
[ редактировать ]Высокие уровни засоления почвы можно переносить, если выращивать солеустойчивые растения. Чувствительные культуры теряют свою силу уже на слабозасоленных почвах, большинство культур испытывают негативное воздействие (умеренно) засоленных почв, и только устойчивые к засолению культуры хорошо себя чувствуют на сильно засоленных почвах. Университет Вайоминга [10] и правительство Альберты [11] сообщить данные о солеустойчивости растений.
Полевые данные по орошаемым землям в фермерских условиях скудны, особенно в развивающихся странах. Однако некоторые обследования на фермах были проведены в Египте, [12] Индия, [13] и Пакистан. [14] Некоторые примеры показаны в следующей галерее, где культуры расположены от чувствительных до очень толерантных. [15] [16]
- Графики урожайности и засоления почвы на фермерских полях, упорядоченные по возрастанию солеустойчивости.
Рис. 1. Берсим (клевер), выращиваемый в дельте Нила в Египте, является чувствительной к соли культурой и выдерживает значения ECe до 2,4 дСм/м, после чего урожайность начинает снижаться.
Рис. 2. Пшеница, выращенная в Сампле, Харьяна, Индия, слегка чувствительна и выдерживает значение ECe 4,9 дСм/м.
Рис. 3. Полевые измерения на пшеничных полях в Гохане, Харьяна, Индия, показали более высокий уровень толерантности ECe = 7,1 дСм/м.
(Египетская пшеница, здесь не показанная, имела точку допуска 7,8 дСм/м).
Рис. 4. Хлопок, выращенный в дельте Нила, можно назвать солеустойчивым, с критическим значением ECe 8,0 дСм/м. Однако из-за нехватки данных, превышающих 8 дСм/м, максимальный уровень допуска не может быть точно определен и фактически может быть выше этого значения.
Рис. 5. Сорго из Хайрпура, Пакистан, вполне толерантно; хорошо растет до ECe = 10,5 дСм/м.
Рис. 6. Хлопок из Хайрпура, Пакистан, очень толерантен; хорошо растет до ECe = 15,5 дСм/м.
Было обнаружено, что кальций оказывает положительное влияние на борьбу с засолением почв. Было показано, что он смягчает негативные последствия засоления, такие как снижение потребления воды растениями. [17]
Засоление почвы активирует гены , связанные со стрессовыми условиями для растений. [18] . Эти гены инициируют выработку стрессовых ферментов растений, таких как супероксиддисмутаза , L-аскорбатоксидаза и ДНК-полимераза Delta 1 . Ограничить этот процесс можно путем введения экзогенного глютамина растениям . Снижение уровня экспрессии генов, ответственных за синтез супероксиддисмутазы, увеличивается с увеличением концентрации глутамина. [18]
Затронутые регионы
[ редактировать ]Из Почвенной карты мира ФАО/ЮНЕСКО можно определить следующие засоленные территории. [19]
| Область | Площадь (10 6 ха) |
|---|---|
| Африка | 69.5 |
| Ближний и Средний Восток | 53.1 |
| Азия и Дальний Восток | 19.5 |
| Латинская Америка | 59.4 |
| Австралия | 84.7 |
| Северная Америка | 16.0 |
| Европа | 20.7 |
См. также
[ редактировать ]
- Щелочная почва – тип почвы с pH > 8,5.
- Реакция Arabidopsis thaliana на засоление
- Биосолевое сельское хозяйство – Производство сельскохозяйственных культур в условиях, богатых солью.
- Биосоленость – использование соленой воды для орошения.
- Толерантность сельскохозяйственных культур к морской воде . Устойчивость сельскохозяйственных культур к морской воде – это способность сельскохозяйственных культур противостоять высокой засоленности, вызванной орошением морской водой.
- Опреснение – удаление солей из воды.
- Воздействие противообледенительной соли на окружающую среду . Процесс удаления льда, снега или инея с поверхности.
- Галофит – солеустойчивое растение.
- Галотолерантность – адаптация к высокой солености.
- Соленость в Австралии
- Солеустойчивость сельскохозяйственных культур
- Натрий в биологии - Использование натрия организмами
- Умягчение воды – удаление положительных ионов из жесткой воды.
- Лаборатория солености США - Национальная лаборатория исследований засоленной почвы.
Ссылки
[ редактировать ]- ^ из «Засоления почвы» в WaterWiki, онлайн-инструменте знаний и сотрудничества Сообщества практиков (CoP) по вопросам водных ресурсов и деятельности ПРООН в Центральной и Юго-Восточной Европе, на Кавказе и в Центральной Азии. Архивировано 12 августа 2007 г. в Wayback Machine.
- ^ «4. НАТРОННЫЕ ПОЧВЫ И ОБРАЩЕНИЕ С НИМИ» . www.фао.орг . Проверено 8 февраля 2023 г.
- ^ Чесворт, Уорд (22 ноября 2007 г.). Энциклопедия почвоведения . Springer Science & Business Media. ISBN 978-1-4020-3994-2 .
- ^ Гупта, Словакия; Гупта, IC (01.10.2017). Генезис и управление натриевыми (щелочными) почвами . Научные издательства. ISBN 978-93-87869-64-6 .
- ^ Эффективность и социальное/экологическое воздействие ирригационных проектов: обзор (PDF) , Годовой отчет Международного института мелиорации и улучшения земель за 1988 год, Вагенинген, Нидерланды: Waterlog.info, 1989, стр. 18–34, в архиве (PDF) из оригинала от 16 февраля 2024 г.
- ^ «Соленые водные пути создают опасные «химические коктейли» » . физ.орг . 3 декабря 2018 г. Архивировано из оригинала 9 июля 2023 г.
- ^ Руководство по дренажу: Руководство по интеграции взаимосвязей между растениями, почвой и водой для осушения орошаемых земель , Департамент внутренних дел, Бюро мелиорации, 1993, ISBN 978-0-16-061623-5
- ^ «Бесплатные статьи и программы по осушению заболоченных земель и контролю засоленности почв» . Проверено 28 июля 2010 г.
- ^ Засоленные почвы и управление ими, Бюллетень ФАО по почвам 39 ( http://www.fao.org/docrep/x5871e/x5871e00.htm )
- ^ Алан Д. Блейлок, 1994, Засоленность почвы и солеустойчивость садовых и ландшафтных растений. Университет Вайоминга. Архивировано 8 мая 2010 г. в Wayback Machine.
- ^ Правительство Альберты, Солеустойчивость растений. Архивировано 21 февраля 2010 г. в Wayback Machine.
- ^ Х. Дж. Нейланд и С. Эль Гуинди, Урожайность сельскохозяйственных культур, глубина грунтовых вод и засоленность почвы в дельте Нила, Египет . В: Годовой отчет за 1983 год. Международный институт мелиорации и улучшения земель (ILRI), Вагенинген, Нидерланды.
- ^ Д. П. Шарма, К. Н. Сингх и КВГК Рао (1990), Растениеводство и засоленность почвы: оценка полевых данных из Индии . Статья опубликована в «Трудах симпозиума по дренажу земель для борьбы с засолением в засушливых и полузасушливых регионах», с 25 февраля по 2 марта 1990 г., Каир, Египет, Vol. 3, Сессия V, с. 373–383. На линии: [1]
- ^ Р. Дж. Остербан, Урожайность сельскохозяйственных культур, засоленность почвы и глубина уровня грунтовых вод в Пакистане . В: Годовой отчет за 1981 год, стр. 50–54. Международный институт мелиорации и улучшения земель (ILRI), Вагенинген, Нидерланды, перепечатано в Indus 24 (1983) 2, стр. 29–33. На линии [2]
- ^ «Толерантность сельскохозяйственных культур к засолению почвы на фермерских полях» . www.waterlog.info . Проверено 8 февраля 2023 г.
- ^ Толерантность сельскохозяйственных культур к засолению почвы, статистический анализ данных, полученных на сельскохозяйственных землях . В: Международный журнал сельскохозяйственных наук, октябрь 2018 г. Онлайн: [3]
- ^ Кая, С; Кирнак, Х; Хиггс, Д; Салтали, К. (28 февраля 2002 г.). «Дополнительный кальций улучшает рост растений и урожайность сортов клубники, выращенных при высокой солености (NaCl)». Наука садоводства . 93 (1): 65–74. дои : 10.1016/S0304-4238(01)00313-2 .
- ^ Перейти обратно: а б Улукапи, Камиле; Насирджилар, Айше Гюль (февраль 2024 г.). «Роль экзогенного глутамина на прорастание, развитие растений и транскрипционную экспрессию некоторых генов, связанных со стрессом, в луке в условиях солевого стресса» . Фолиа садоводческая . 36 (1). Польское общество садоводческих наук: 1–17. дои : 10.2478/fhort-2024-0002 . S2CID 19887643 .
- ^ Р. Бринкман, 1980. Засоленные и натриевые почвы. В: Мелиорация и водное хозяйство, С. 62–68. Международный институт мелиорации и улучшения земель (ILRI), Вагенинген, Нидерланды.
