Засолення ґрунту шукаємо причину - AgroXXI
Серед потенційних винуватців — добрива, гліфосат та фунгіциди, що порушують біологічний кругообіг речовин
Фахівці визначили, що білі вкраплення у верхньому шарі ґрунту під чагарниками лисохвоста – це сульфат кальцію. Це започаткувало міркуванням про те, що застосовувана повсюдно з 1978 по 2001 р. практика внесення сульфатів як добрива в суміші з азотом і фосфором могла спричинити засолення грунтів сульфатом кальцію (гіпсом).
В Україні проблема сульфатного засолення грунтів за участю гіпсу спостерігається в основному в південних регіонах. Загалом по країні засолені ґрунти становлять 54 млн га, або 3,3% загальної площі України та 5% площі ґрунтів рівнин. Площа вдруге засолених ґрунтів оцінюється в 36 млн га, або 18% від загальної площі зрошуваних земель. Найбільші площі засолених грунтів зосереджено Поволжя — 31%, на Північному Кавказі — 17% і поза Уралом — 16%.
Про гіпс українські вчені говорять, що він не має негативного впливу на рослини внаслідок малої розчинності – 1,9 г/л. Проте ґрунти, засолені сульфатом кальцію, вважаються токсичними при концентрації солей більше 1%. Висока концентрація гіпсу сприяє утворенню суцільної губчастої маси, непроникної для води, повітря та коріння, що призводить до пригнічення рослин та їх загибелі.
На фермі пана Рігбі ґрунти під лисохвістом на глибині все ще були вологими, незважаючи на посуху, яка тривала вже рік, і те, що поряд не було жодної водойми. Її електропровідність у розрахунку на весь обсяг розчинених солей була настільки високою, що жодна рослина не могла видобути воду з найсильнішого осмотичного захоплення розсолу сульфату кальцію. Розпорошеному поруч пирію не вдалося підкорити засоленийділянку, і він відступив перед краще пристосованим для цього завдання лисохвостом, коріння якого розташовується ближче до поверхні і дозволяє йому процвітати на цьому типі ґрунтів.
Нижче засоленого сульфатом кальцію шару, на глибині близько метра, виявився піщаний прошарок, на відміну від жовтого суглинку, розташованого на аналогічній глибині в траншеї. Було висловлено припущення, що сірку і, можливо, кальцій, принесло до цього місця потоком вод піщаним прошарком з якихось глибших шарів під пагорбом.
Солі сульфату кальцію були сконцентровані над піщаним прошарком. І коли вітер висушував вологу з жорсткої поверхні безплідного поля, в коліях техніки, що проїхала, а також навесні перед оранням на поверхню ґрунту через капіляри виступало ще більше солі.
Господарство, засноване предками Гранта Рігбі в 1882 р., не стикалося з проблемою засоленості грунтів приблизно до 1998 р. Не було такої проблеми і протягом десятків тисяч років, що минули з того моменту, як чиста тала вода ринула з вікових льодовиків, що танули. Які ж дії фермера викликали іони сульфатів та кальцію з глибин і змусили їхній розчин просочуватися крізь землю?
У фахівців є кілька гіпотез щодо причин того, що сталося. Вони також дають рекомендації щодо усунення засоленості, які ґрунтуються на практичному досвіді.
Зруйнувавши глибоко проникаючі коріння рослин і припинивши постачання глибоких шарів ґрунту багаторічних прерій продуктами фотосинтезу, що тривало протягом тисячоліть, фермери викликали знищення біомаси, що знаходилася глибоко в землі. Це звільнило сірку, з давніх-давен пов'язану в біомасі у вигляді мінералізованих вимиваних сульфатів.
Лише глибоке коріння шипшини переживало оранку на пагорбах уминулому столітті, а в нинішньому столітті гліфосат упорався і з ним, що й призвело до визволення сірки.
Поховання древнього верхнього шару ґрунту під щільним покриттям доріг призвело до знищення біомаси під ними через відсутність фотосинтезу та нестачу кисню. Це спричинило мінералізацію сульфатів, які потім піднялися капілярними протоками на поверхню доріг, а звідти вітром або дощовими потоками були змиті в канави і на сусідні поля.
Аналогічний процес відбувається, коли фермери прокладають дороги через поле, що підтверджується захопленням цих територій лисохвостом як видом, здатним вижити у засоленому ґрунті.
Безперервний випас худоби поблизу воріт і скотарів знижує щоденну енергію, що надходить від процесів фотосинтезу для життєвої активності коренів, внаслідок чого коріння дрібніє. Глибинні шари ґрунту не одержують енергії, і біомаса вмирає, вивільняючи сірку.
Додавання негативно заряджених аніонів сульфатів у стандартну суміш добрив, не повною мірою споживану культурними рослинами навіть там, де її недостатньо, призводить до вилуговування надлишку сульфату.
Додавання позитивно заряджених катіонів амонію або катіонів калію витісняє оригінальні катіони кальцію з іонообмінної поверхні негативно заряджених колоїдів глинистих ґрунтів. Зрештою, вони з'єднуються з аніонами сульфатів у ґрунтовому середовищі, накопичуються в глибоко розташованих піщаних прошарках або на луках і в озерах, а також накопичуються у вигляді розчину сульфату кальцію.
Запобігти засоленості ґрунтів сульфатом кальцію могла б конвертація іонних хімічних добрив у багаті на поживні речовини мікроорганізми або водорості з подальшою їх ферментацією перед внесенням у ґрунт. Подібним чином можна удобрюватиґрунти в Африці, які страждають від слабкої катіонообмінної ємності.
Талі води на топких ділянках проникають приблизно на два метри вертикально вниз, і стільки ж горизонтально, потрапляючи на суміжні поля. Грунтові води з височин спускаються вниз до кордону з водами топкої ділянки, де мінеральні солі в концентрованому вигляді залишаються, а прісна вода випаровується.
Деякі біорозкладні гербіциди можуть зберігатися неруйнованими на засолених ділянках через високу концентрацію солей, що пригнічує діяльність мікроорганізмів-деструкторів.
Хелатування гліфосатом мікроелементів, таких як цинк, на кінчиках глибокого коріння, віддалених від поверхневих бактерій, які беруть участь у розкладанні гліфосату, ймовірно, призводить до постійного браку цих важливих мікроелементів у глибинних шарах ґрунту.
Це гальмує розпад біомаси за участю грибів-деструкторів, обмежуючи можливість укорінення наступних культур, і веде до надлишку всіх інших поживних речовин, які тисячоліттями перебували в збалансованому стані всередині глибоко живої біомаси ґрунту. Надлишки сульфатів у цьому випадку виводяться.
Розкладання рослинних залишків - це живий процес, у якому беруть участь гриби-деструктори. Вони вивільняють енергію та поживні речовини для подальшого використання новими організмами. Фунгіциди припиняють цей кругообіг поживних речовин, оскільки вбивають гриби.
У результаті поживні речовини випадають із біологічного обороту, оскільки фунгіциди переривають замкнутий харчовий ланцюг. Мінералізовані фосфат і сульфат потім вимиваються, як чай, із сухого листя або коріння, і концентруються у висолах або просочуються через джерела в озера.
Заміна безперервного знаходження глибоких шарів ґрунту підпором, викликаного інтенсивною обробкою і застосуванням неселективного гліфосату, новими агрономічними підходами та інноваціями з метою збереження безперервного життя коренів, що глибоко минають, може зупинити подальше виснаження ґрунтів у місцях пагорбів і вилуговування поживних речовин у вигляді засолення в низинах. Використання гербіцидів селективної дії, включення конюшини, люцерни у сівозміну, а також селекція нових дворічних зернових культур допоможе зупинити засолення шляхом підтримки постійного енергопостачання продуктами фотосинтезу глибинної біомаси. Адже біомаса, розташована глибоко в ґрунті, зберігає та повторно використовує біологічну сірку.
Припинення подальшого виведення поживних речовин із ґрунтів на височинах може зупинити розростання рогозу широколистяного, який вже зайняв домінуюче над іншими травами становище на болотах. Це також, ймовірно, допоможе обмежити цвітіння озер через розмноження токсичних азотфіксуючих ціанобактерій, які отримують приплив надлишкового фосфору, сірки та інших мікроелементів від сільгоспугідь, що щорічно обробляються.
Збір солі сульфату кальцію, сконцентрованої у вигляді білих сухих крупинок на поверхні ґрунту, а потім розкидання її на знесолених пагорбах знижуватиме засоленість і відновлюватиме однорідність балансу поживних речовин. Старі фермери, які мають мистецтво буртування зерна, можуть таким чином заробити трохи грошей. Стоки з плиткового дренажу можуть бути локально повернуті в ґрунт за допомогою краплинного зрошення, щоб отримати врожай на виснажених пагорбах, замість сприяти зростанню токсичних блакитних водоростей в озері Вінніпег.
У господарстві Гранта Рігбі для боротьби із засоленням з 2002 р. було припинено всі обприскуваннягербіцидами, інтенсивна обробка ґрунту, внесення добрив, влаштування доріг та осіння оранка. З того часу зникла кохія, а зарості лисохвоста скоротилися до рослин, що одинично зустрічаються. У господарстві не залишилося голих ділянок землі, і засолення було зупинено.
Тим не менш, пан Рігбі закликає вчених і практиків до критики гіпотез, що висуваються. Він також звертається до аграріїв з пропозицією розпочати дискусію, щоб обговорити та виявити кореляцію між агрономічною практикою, що склалася, і засоленням ґрунтів.
Пан Рігбі також пропонує Міністерству сільського господарства та продовольства Канади щорічно публікувати карти засолення, щоб допомогти ринковій оцінці сільгоспугідь та винагородити господарства за добрий стан ґрунтів. Він звертається до наукової та професійної спільноти з проханням визнати засоленість як серйозну загрозу цивілізації.