Засоление почвы представляет собой глобальную угрозу производительности пахотных земель. В связи с ростом населения и развитием социальной экономики в Китае площадь пахотных земель в последние десятилетия сокращается и приближается к критическому порогу в 120 млн га, минимальной площади для поддержания национальной продовольственной безопасности. Солончаковые земли, как важный резервный резерв, привлекают все большее внимание как возможность расширения земельных ресурсов.
В Китае имеется около 36,7 млн га солончаково-щелочных земель, из которых общая площадь с сельскохозяйственным потенциалом составляет около 12,3 млн га. Возделываемые солончаковые земли являются важным земельным ресурсом в Китае, а рекультивация и улучшение качества солончаковых почв могут эффективно расширить землепользование и снять нагрузку на продовольственную безопасность, а также способствовать увеличению производства продовольствия и обеспечению национальной продовольственной безопасности.
Доктор Ван Гуанчжоу из Китайского сельскохозяйственного университета (CAU) и его коллеги в статье, опубликованной в журнале Frontiers of Agricultural Science and Engineering, всесторонне рассмотрели основные принципы и стратегии управления и использования солончаково-щелочных земель в Китае, включая пресноводное орошение и контроль уровня грунтовых вод, почвенный покров и создание глубокого изоляционного слоя, балансировку питательных элементов и солевых ионов посредством внесения удобрений, а также другие различные методы управления сельским хозяйством.
Так, авторы приводят в пример преимущества методы блокировки соли в почве при помощи слоев мульчи.
«Ионы почвенных оснований (например, Na + , Mg 2+ , Cl – и SO 4 2– ) достигают поверхности почвы по мере испарения воды, образуя солено-щелочную почву. При этом, рекультивация засоленных почву путем орошения и отвода ионов соли путем комбинированной системы канав и подземного трубного дренажа хотя и может значительно способствовать опреснению почвы, поскольку в сочетании они улучшают дренаж соли как по вертикали, так и по горизонтали соответственно, имеет недостатки. Основным недостатком этого подхода является то, что требуется большое количество осадков или поливной воды. Кроме того, выщелоченная соль должна предпочтительно стекать в озеро или океаны, а в районах со слаборазвитыми дренажными системами сброшенная соль будет накапливаться, что может привести к деградации земель и опустыниванию в районах ниже по течению», - отмечают авторы исследования.
Другой метод блокировки соли, по их мнению, более перспективен – он включает поверхностное покрытие и промежуточные слои мульчи в почве. Например, промежуточные слои соломы или песка устанавливаются на глубине 40 см, чтобы прервать непрерывность капилляров почвы, блокируя восходящее движение воды и соли, так что поверхностное покрытие дополнительно предотвращает испарение воды и поверхностное накопление соли. В качестве бонуса солома, возвращающаяся в глубокий слой, также действует как органическое удобрение почвы. Однако, минеральные удобрения также необходимы и должны вноситься вместе с органикой.
Повышение плодородия почвы дополнительно улучшает буферную емкость и высвобождение питательных веществ почвы, тем самым способствуя росту урожая и солеустойчивости.
Внесение органических удобрений улучшает структуру почвы за счет увеличения почвенных агрегатов, пористости и проницаемости, что полезно для выщелачивания соли, а также для удержания удобрений и воды. В дополнение к органическим удобрениям, использование химических удобрений или мелиорантов также важно для снижения щелочности и контроля соли.
Азот имеет как питательные, так и осмотические преимущества в засоленных условиях - внесение азота может улучшить солеустойчивость и урожайность сельскохозяйственных культур.
Фосфор легко фиксируется в почве, хотя соленость и щелочность почвы могут дополнительно снизить доступность фосфора, влияя на структуру и проницаемость почвы, микробную активность почвы и щелочную фосфатазу. Однако, внесение фосфорных удобрений увеличивает поглощение P, K, Ca и Mg, что повышает устойчивость растений к соли и урожайность.
Кислотные удобрения также широко используются в засоленных и солонцовых почвах. Например, сульфат аммония как кислое удобрение содержит много протонов, а также стимулирует культуры к высвобождению H + из корней при поглощении NH 4 + , что снижает pH почвы ризосферы и активирует нерастворимые ионы почвы, такие как Ca 2+ и Mg 2+ , что приводит к замене Na + и снижению солености почвы ризосферы.
В солонцовых солончаково-щелочных почвах функциональные группы, такие как карбоксил, выделяемый органическим удобрением или другими органическими материалами, или H + , образуемый при гидролизе Fe 2+ и Al 3+, могут нейтрализовать OH – выделяемый CO 3 2– и HCO 3 – в почвенном растворе, что снижает степень подщелачивания почвы и pH.
Применение гипса может помочь устранить щелочность, поскольку Ca 2+ заменяет Na + , связанный с почвенными коллоидами, в сочетании с осадками или орошением для вымывания Na + из почвы.
По сравнению с одним мелиорантом, сочетание нескольких материалов может быть более эффективным в мелиорации засоленных почв и улучшении плодородия. Например, по сравнению с одной гуминовой кислотой, сочетание гипса и гуминовой кислоты может значительно снизить pH почвы и коэффициент адсорбции натрия.
Как важная часть сельскохозяйственного производства, методы вертикальной или горизонтальной обработки почвы привлекают все большее внимание для мелиорации засоленных почв.
Что касается аспекта обработки, то плужная подошва распространена в солено-щелочной почве, а затвердевший непроницаемый слой препятствует процессу выщелачивания солей осадками и орошением. Поэтому необходимо сочетать механическую глубокую обработку почвы, чтобы разрыхлить плужную подошву, способствовать быстрому просачиванию воды и повысить эффективность выщелачивания солей по вертикали.
По сравнению со стандартной обработкой почвы, долгосрочная глубокая обработка почвы может снизить объемную плотность почвы, ускорить выщелачивание солей и повысить воздухо- и водопроницаемость. С увеличением глубины обработки почвы содержание солей постепенно уменьшается, что способствует росту корней. Было показано, что гребневая обработка на глубину 20, 40 и 60 см при выращивании хлопчатника снижает засоление почвы на 5,5%, 24,3% и 54,1% соответственно, а урожайность при обработке на глубину 60 см увеличивается на 84,1% по сравнению со стандартной обработкой.
Бороздовая посадка и орошение являются альтернативным вариантом для изменения горизонтального распределения соли и защищают посевы от солевого стресса. Существуют различные варианты формы поливной грядки для снижения воздействия засоления на растения – показано ниже.
Характер накопления почвы и безопасная зона для посадки сельскохозяйственных культур при различных системах бороздкового полива: (а) наклонная гряда при поливе по бороздам посередине; (b) наклонная гряда при поливе по бороздам с двух сторон; (c) и (d) ровная гряда при поливе по бороздам с двух сторон; (е) - ровная гряда при поливе по бороздам с двух сторон. Источник: DOI: 10.15302/J-FASE-2024551.
Если выбрана наклонная грядка, из-за испарения воды и формы грядки максимальное накопление соли будет либо по бокам, либо в центре грядки. Таким образом, уменьшенное накопление засоления благоприятствует посадке культур в борозде, что позволяет достичь более высокого урожая. Если выбрана посадка культур в плоскую грядку и обе борозды орошаются, правильно размещать семена по обеим сторонам плоской грядки, так как максимальное накопление соли будет в центре.
Если посевы высажены в центральной области, они с меньшей вероятностью прорастут, или сеянцы со временем погибнут. Борозда также может орошаться альтернативно, когда одна борозда орошается, а соседняя остается неорошаемой, так что соль будет накапливаться на гребнях неорошаемой стороны. В этой ситуации культуры следует высаживать близко к орошаемой борозде. Примечательно, что бороздковый полив более эффективен на участках с мелкозернистой почвой, чем на песчаной почве, поскольку движение соли в последней предотвращается высокой пористостью почвы и низкой зернистой структурой.
В целом, настройка методов и технологий для рекультивации засоленных земель должна осуществляться индивидуально для разных солончаковых регионов, хотя цель остается единой - интеграция традиционных методов управления солено-щелочными почвами и новых технологий для повышения устойчивости сельскохозяйственных культур, блокировка солей и их выщелачивание, повышение плодородия почвы для улучшения буферной емкости.
Источник: Frontiers of Agricultural Science and Engineering.
Заглавное фото: Медведева Анна, AgroXXI.ru.
