Мелиорация засоленных земель.

Для улучшения засоленных земель применяют различные ме­тоды мелиорации; основные из них - строительные, физические, биологические, химические, эксплуатационные и гидротехнические.

К строительным методам относятся: борьба с потерями воды на фильтрацию; применение техники полива, исключающей пита­ние грунтовых вод; недопущение затопления орошаемых земель паводковыми водами.

Физические методы включают: глубокую вспашку, глубокое рыхление и пескование.

Эти способы обработки почвы позволяют увеличить водо- и воздухопроницаемость почв. Глубокую вспаш­ку на глубину 40...60 см применяют на слоистых почвах, где чередуются слабо- и сильнопроницаемые слои, а также в местах, где на небольшой глубине от поверхности солонцеватых почв за­легают гипсосодержащие горизонты. Глубокая вспашка способ­ствует раздроблению и захоронению солонцового горизонта и одновременно обогащает его кальцием.

Глубокое рыхление осуществляется на глубину 60...90 см и заключается в создании при помощи рыхлителей открытых ще­лей, способствующих повышению водопроницаемости почвы.

При подмешивании к почве песка существенно изменяется ме­ханический состав почвы, улучшаются условия выщелачивания солей. Обычно пескование (200...500 т песка на 1 га) сочетается с глубокой вспашкой и промывкой.

К биологическим методам относится возделывание сельскохо­зяйственных культур в качестве мелиорантов при освоении засо­ленных почв, а также внесение органических удобрений. Культура-мелиорант должна обладать способностью мобилизовать пи­тательные вещества и вовлекать минеральные элементы в биоло­гический круговорот. Этим условиям наиболее отвечают люцерна и донник. Своей мощной корневой системой они обогащают поч­ву азотом, перехватывают капиллярную воду из глубоких слоев и тем самым способствуют снижению уровня грунтовых вод.

При внесении органических удобрений в почву улучшается их водопроницаемость, усиливается образование углекислоты, что благоприятно влияет на почвы, особенно солонцовые.

Химические методы - нейтрализация сво­бодной соды и замена поглощенного натрия ионами кальция в солонцовых почвах. В качестве химических мелиорантов чаще всего используют: гипс (CaS0₄), известь (СаСОз) и кислотные серосодержащие вещества - серная кислота (H₂SO₄), сера (S), сульфат железа (FeS0₄). Эти вещества вступают в реакцию с почвенными карбонатами и образуют гипс, являющийся источни­ком растворимого кальция. Наиболее часто для мелиорации солонцовых почв использу­ется гипс.

Схема реакции вытеснения погло­щенного натрия почвы кальцием гипса

(2.65)

Сера - инертное вещество до тех пор, пока не окислится почвенными микроорга­низмами до серной кислоты. Однако замедленная реакция окис­ления и повышенная кислотность вокруг частичек серы ограничи­вают ее применение как мелиорирующего вещества.

К эксплуатационным мероприятиям относятся: строгое выпол­нение плана водопользования системы при круглосуточном поли­ве; нормирование водоподачи; соблюдение режимов орошения сельскохозяйственных культур; повышение КПД оросительной системы.

Гидротехнические методы мелиорации являются наиболее эф­фективными и включают промывку засоленных почв на фоне дре­нажной сети.

Эффективность промывки зависит от водно-физических свойств почвы, степени ее засоления и глубины залегания грунтовых вод. Осуществляют ее путем подачи на засоленные земли определен­ного объема воды (промывной нормы), которая растворяет соли и вытесняет их в виде раствора в грунтовые воды, перехватывае­мые и отводимые дренажной сетью.

Промывная норма - это количество воды, необходимое для удаления избыточных солей в расчетном слое почвы на площади 1 га.

В последние годы в основу расчета промывок засоленных зе­мель принимают теорию физико-химической гидродинамики. При этом основное уравнение конвективной диффузии и массопереноса солей для наиболее простого случая имеет следующий вид:

, (2.66)

где t - время; х - расстояние от поверхности почвы; V - фак­тическая скорость движения воды по порам почвы; п - содержа­ние солей в точке х; -параметр переноса солей (коэффи­циент конвективной диффузии).

 

На основании этого уравнения для условий неустановившегося режима выведена зависимость для первой стадии промывки, а затем С. Ф. Аверьяновым предложено уравнение для определения промывной нормы:

, (2.67)

где х - расчетная глубина опреснения, м; t - продолжительность промывки, сут; т - пористость почвогрунтов в долях от объема; А - параметр, зависящий от исходного засоления почвы, мине­рализации оросительных вод и др.

Если влага в почве движется, то соли передвигаются в ней не только благодаря разности концентраций (диффузионная состав­ляющая потока солей), но и за счет переноса их водой (конвек­тивная составляющая). Такой процесс называют конвективной диффузией, которая в уравнении С. Ф. Аверьянова учитывается коэффициентом D*, изменяющимся при характерных для капи­тальных промывок скоростях фильтрации в пределах (1...10)×10^-3 м²/сут.

Промывки различают капитальные и эксплуатационные. Задача капитальных промывок - первичное удаление солей из расчетного слоя почвы до допустимых пределов. Эксплуатационные промывки должны поддерживать допусти­мое содержание солей в расчетном слое после капитальных про­мывок. Промывная норма колеблется в широких пределах: от 1500 до 12000 м³/га и более.

Технология промывки. Промывку почвы проводят обычно в два периода. В первый период происходит увлажнение расчетного слоя почвы до наи­меньшей влагоемкости, при этом соли, находящиеся в почве, переходят в раствор. Вторую подачу воды проводят через 4...5 дней после первой. Во второй период происходит дальнейшее растворение солей в почве и вытеснение их из промываемого слоя почвы в грунтовые воды, а затем в дренажную сеть.

Для метрового слоя промывная норма состав­ляет: на легких почвах 700...900м³/га, на средних 900...1100 и на тяжелых 1100...1500 м³/га. Каждая последующая доза воды подается после просачивания предыдущей. При промывных нормах более 8000 м³/га промывку проводят в течение двух, а при очень больших нормах - трех лет. Если расчетная промывная норма достигает 15000 м³/га, то в условиях пойменных и дельтовых территорий она может соче­таться с возделыванием риса с затоплением. Такой опыт освоения засоленных земель накоплен в России (дельта Волги) и на Украине (дельта Дуная).

Новые методы рассоления:

- промывка почв омагниченной водой (магнитомелиорация). Исполь­зуется для промывки вода, предварительно обработанная в маг­нитном поле. При этом растворимость со­лей в почве значительно возрастает, что способствует сокращению продолжительности промывки. При промывке почв омагниченной водой с минерализацией до 1 г/л дополнительный вынос солей составил в опытах ВолжНИИГиМ 10...20%;

- совместное воздействие маг­нитного поля и химического мелиоранта (серной кислоты): коэф­фициент фильтрации возрастал в 8-10 раз, вынос со­лей - на 40%;

- комбинированное воздействие постоянного электрического тока (электромелиорации) и промывки. Под воздействием электрического тока улучшаются физические свойства почвы, повышается водопроницаемость, солеотдача, фильтрация. Обычно катоды располагают в дрене, а аноды - в междренье. Плотность тока в метровом слое почвы должна быть порядка 0,5... 1 мА/см². Затраты электроэнергии 2... 8 тыс. кВт·ч на 1 га. Электромелиорация ускоряет процесс капитальной промывки в три-четыре раза, обеспечивая экономию воды в два раза.