CC BY
69
=————— СИСТЕМНОЕ ИЗУЧЕНИЕ АРИДНЫХ ТЕРРИТОРИЙ -
УДК 581 526 52+ 502 3(575 4)
БИОТИЧЕСКАЯ МЕЛИОРАЦИЯ ЗАСОЛЕННО-СОЛОНЦОВЫХ ПОЧВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ГАЛОФИТОВ (обзор зарубежного опыта)1
© 2008 г. Н.З. Шамсутдинов*, З.Ш. Шамсутдинов**
* Государственное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт
гидротехники мелиорации им. А.Н. Костякова Россия, 127550 Москва, ул. Большая Академическая, д. 44. E-mail: [email protected] **ГНУВсероссийский научно-исследовательский институт кормов имени В.Р. Вильямса Россия, 141550 Московская область, г. Лобня, Научный городок
Реферат. Предложен новый подход к мелиорации засолено-солонцовых почв, основанный на использовании средообразующей функции галофитов. В зоне корневой системы галофитов, произрастающих на засоленно-солонцовых почвах, в результате дыхания корней выделяется повышенное количество СО2, растворение которого в воде приводит к образованию Н2СО3 с последующим его разложением на протон (Н+) и бикарбонат (НСО3). Далее происходит реакция протона (Н2) с почвенным кальцитом (СаСО3) до образования иона Са2+ и в итоге происходит обмен Na+ на Са2+ в почвенно-поглощающем комплексе с последующим вымыванием обменного №+ в грунтовые воды.
Ключевые слова: биотическая мелиорация, галофиты, средообразующая функция, засолено-солонцовые почвы.
Введение
Деградация почв вследствие засоления, щелочности или суммарного их влияния является одним из важнейших факторов ограничения оптимального использования земельных ресурсов. Загрязненные солями почвы в основном сосредоточены в аридных и полуаридных зонах, встречаются в более чем 100 странах и на всех континентах, исключая Антарктику. Они занимают площадь около 10 млрд., их которых почти 62% относятся к засоленно-щелочным или щелочным (Tanji, 1990). У этих почв плохие физические и химические свойства, что ограничивает рост многих культур. Необходим особый подход к этим почвам, чтобы поднять урожайность сельскохозяйственных культур на этих землях. Там, где применяются как орошение, так и дренаж, там должны и использоваться методы как химического, так и фиторемедиационного улучшения или в отдельности, или комбинированно. По данным ряда исследователей, лучшие результаты получены при биотической мелиорации карбонатно-щелочных почв (Kelley, Brown, 1934; Robbins, 1986 a, b; Qadir et al., 1996 a). Для фермеров, акционерных и коллективных хозяйств биотическая мелиорация привлекательна следующим:
• Низкие исходные вложения средств;
• Повышение плодородия почв после биотической мелиорации;
• Экономическая выгода или другая прибыль от культур в процессе биотической мелиорации.
Имеются обширные обзоры, которые содержат информацию и рекомендации по биотической мелиорации засоленно-солонцовых почв (Hoffman, 1986; Keren, Miyamoto, 1990; Gupta, Abrol, 1990; Rhoades, Loveday, 1990; Oster et al., 1999; Qadir et al., 2001). В этих обзорах биотическая мелиорация, в лучшем случае, только частично раскрывает тему.
1 Работа выполнена при поддержке проекта №2007-2-1.2-00-02-055 Роснауки и проекта РФФИ № 07-05-13596.
18
Необходимы более полные обзоры, охватывающие проблему в целом, так как она имеет глобальное значение и проходит через всю историю земледелия во многих странах мира.
История вопроса
Серия полевых опытов, проведенная Kelley с сотрудниками в штате Калифорнии в 19201930 гг. (Kelley, Brown, 1934; Kelley, 1937) относятся к ранним этапам изучения биотической мелиорации солонцовых почв. Опыты проводились на легком суглинистом солонце со следующими химическими свойствами горизонта почвы 0-30 см: pH - 9.2-9.7, EC1:5 - 6.17.2 дСм/м, CEC - 43-44 ммоль/кг, ESP - 57-70. Почва была однородна по механическому составу на глубине до 0.6-0.9 м далее был уплотненный слой 0.05-0.15 м, богатый кальцитом CaCO3. В первых опытах Kelley и Brown (1934) вносили в целом гипс 37 т/га в два приема: 22 т в 1920 г. и 15 т в 1921 г. В каждый год после внесения гипса участки подтопляли и выдерживали в течение трех недель, дополнительно добавляя воду. Такое же количество воды подавали на участки биотической мелиорации. Таким образом, на этом варианте выращивали растения и поливали, но гипс не вносили. На участке биотической мелиорации в первые два года выращивали ячмень (Hordeum vulgare L), затем донник (Melilotus indicus L.) и донник белый (Melilotus albus Medik.), далее 5 лет - люцерну (Medicago saliva L.). По истечению срока использования люцерны делянки не засевались 1 год, а потом были заняты хлопчатником (Gossypium hirsutum L.), как первой пострекламационной культурой. Урожайность хлопчатника составила 1.82 т/га по варианту внесения гипса и 2.10 т/га по варианту биотической мелиорации. Процент обменного натрия в слое почвы 0.3 м снизился на варианте гипсования с 70 до 5 и на вариантах биотической мелиорации с 65 до 6 (табл. 1).
Таблица 1. Влияние гипса и возделывания галофитов на % обменного натрия (ESP) на почвах Fresno (опытный участок) (Kelley, Brown, 1934; Kelley, 1937). Table 1. Effect of gypsum and cropping on exchange sodium percentage (ESP) of the Fresno soil (Kelley, Brown 1934; Kelley 1937).
Глубина почвенного горизонта (м) 1920-1930 гг. 1930-1937 гг.
Гипса + культураь Культураь Культура0
в начале в конце в начале в конце в начале в конце
ESP (%)
0.0-0.3 70 5 65 6 57 1
0.3-0.6 67 8 70 21 97 4
0.6-0.9 54 9 46 26 90 13
0.9-1.2 35 19 28 53 46 4
В среднем по профилю 49 10 52 27 73 6
а — Внесение гипса 37 т/га: в два приема: 22 т/га в 1920 и 15 - в 1921 г.; b — Культивация ячменя 2 года, донника как сидерата 2 года, люцерны 5 лет; c — Культвация свинороя пальчатого 2 года, ячменя 1 год, люцерны 4 года, овса 1 год. а — Gypsum application at 37 t/ha in two splits: 22 t/ha in 1920 and 15 in 1921; b — Cultivation of barley for 2 years, green manuring by clovers for 2 years, and alfalfa grown for 5 years; c — Cultivation of Bermuda grass for 2 years, barley for 1 year, alfalfa for 4 years, and oats for 1 year.
На втором этапе (Kelley, 1937) биомелиоративный эксперимент был начат в 1930 г. с посева свинороя пальчатого (Cynodon dactylon (L.) Pers.) как первой культуры, затем
выращивался в течение 2 лет после выращивания ячменя 1 год, люцерны 4 года и овса (Avena sativa L.) - 1 год. После 8 лет возделывания культур процент обменного Na в горизонте 0.3 м в почве снизился с 57 до 1, а в целом по всему профилю (0-1.2 м) показатель снизился с 73 до 6. Это снижение обменного Na было даже выше, чем по варианту внесения гипса. Оно, возможно, обусловлено выращиванием свинороя пальчатого на стартовом этапе севооборота. Биоремедиационный метод, использованный Kelley сотрудниками, базировался на тех же самых принципах и технике, разработанных ранее в опыте Бекессаба с орошением по луговодству (De Sigmond, 1924). В этих опытах травосмесь из различных злаков и бобовых успешно выращивалась на тяжелых черноземно-щелочных почвах, подверженных частичной рекламации. Подобные опыты были успешными также в Неваде (Knight, 1935) и в Орегоне (Wursten, Powers, 1934).
История земледелия на солезагрязненных почвах на Индианском субконтиненте свидетельствует, что большинство фермеров начинали мелиорацию в период обильного выпадения дождей (0.6-0.9 м в месяц) в июле-сентябре (Gupta, Abrol, 1990; Oster et al., 1999). Выбор метода в основном зависел от финансовых возможностей и финансовых источников.
Методы включали:
1. Внесение гипса 10-15 т/га, дозы выбирались интуитивно, на основе личного опыта, без анализов фактической потребности внесения гипса (GR).
2. Промывка избыточным количеством оросительной воды 15-20 дней до посадки рассады риса.
3. Установка крупных колодцев с привлечением правительственных субсидий и использования из них воды для орошения и рекламационных целей.
4. Возделывание различных солетолерантных культур лептохлоэ (Leptochloa fusca (L.) Kunth) или сесбании (Sesbania bispinosa (Jacq.) W. Wight или Sesbania aculeata Pers.) без внесения химических средств.
5. Длительная промывка в сочетании с внесением навоза с фермерских хозяйств.
6. Использование сидеральных культур, особенно с сесбанией, до посадки риса.
С начала 1980-х годов стоимость гипса повысилась во многих регионах мира из-за необходимости его использования в промышленности и снижения правительственных субсидий для фермеров (Kumar, Abrol, 1984; Ahmad et al., 1990). Это побудило инициативу исследований по поиску альтернативных дешевых методов для рекламации. Успешные результаты, полученные Robbins (1986 b) по рекламации щелочных почв без использования гипса, стимулировании проведения работ по биотической мелиорации (M.V. Singh, K.N. Singh, 1989; Ahmad et al., 1990; Ilyas et al., 1993; Qadir et al., 1996 a; Batra et al., 1997).
Механизмы биотической мелиорации
Принципиальные механизмы, связанные с биотической мелиорацией включают:
1. Повышение доступа CO2 в зону корней, который повышает растворимость кальцита (корневой химический эффект) и способствует рекламации в пределах корневой зоны.
2. Улучшение структуры почвы в результате роста корней (корневой физический эффект).
Совместное действие этих факторов - повышение доступа СО2 в зону корней и разрыхляющее действие корней галофитов вызывает необходимость дренажа, как средства для вымывания (рис. 1).
Увеличение доступа СО2 к корням. Повышение уровня CO2 в корневой зоне в период выращивания галофитов является главным биомелиоративным механизмом на солонцовых и засоленно-солонцовых почвах. Хорошо обоснованное теоретическое описание системы CO2-CaCO3-H2O имеется в литературе (Ponnamperuma, 1967).
Растворение СО2 в воде выражается в реакции: CO2 + H2O ^ Н2ТОз ^ H+ + HCO3- (1).
На неизвестковой почве увеличение СО2 сопровождается выделением H+ и соответственно снижением pH почвы. Однако на щелочных почвах pH обычно не снижается ниже 8.2 (Nelson, Oades, 1998), если даже H+ нейтрализуется растворением кальцита по реакции: СаСОз + H + ~ Ca2+ + HCO3- (2).
Увеличение почвенного СО2 сдвигает взаимодействие уравнения 1 (рис. 1) вправо, в
2+
результате: увеличение концентрации Ca и HCO3 в почвенном растворе, как показано в уравнении 2. Концентрация этих ионов также влияет на содержание всех растворимых ионов, которая подавляет ионно-активные коэффициенты. Общий эффект выражается в том, что повышается растворимость СаСО3 с увеличением ионной засоленности и эффект CO2 становится выше.
Рис. 1. Концептуальная модель принципиального механизма, которая ведет к восстановлению основных элементов плодородия засоленно-солонцовых почв под влиянием жизнедеятельности галофитов. Fig. 1. A conceptual model for the principal mechanisms that contribute towards vegetative bioremediation of saline-solonetz under influence of halophytes vital functions.
К.В. Роббинс (Robbins, 1986 a) провел специальный эксперимент в лизиметрах с высотой 1 м. Он измерял CO2 в корневой зоне в течение всего периода биомелиорации известково-щелочной почвы. В опытах выращивались следующие культуры - ячмень, люцерна, хлопчатник, пырей (Agropyron elongation (Hort) Beauv.) и сорго-суданковый гибрид сордан (Sorghum bicolor (L.) Moench X Sorghum Sudanese (Piper) Stapf). В четырех лизиметрах растения не выращивались, а одном вносили гипс на глубину 0.2 м. Хлопчатник и ячмень имели самые лучшие показатели CO2, обычно ниже 6 кПа. У сордана показатели были самыми высокими, обычно выше 16 кПа. Эффективность вымывания Na+ была прямопропорциональной концентрации СО2 в почве (Robbins, 1986 b) и рекламационная способность распространялась на всю корневую зону (рис. 2).
Рис. 2. Уровни окончательного распределения обменного Na+ (ммоль/кг) по глубинам почвенного горизонта на вариантах: (А) - без растений и (В) - при выращивании растений; Robbins, 1986 b). Fig. 2. Final distribution of exchangeable Na+ levels with soil depth resulting from reclamation treatments for noncropped (A) and cropped (B) treatments (Robbins, 1986 b).
В лизиметре с гипсом, но без растений, наиболее активное восстановление почвы было в верхнем горизонте почвы 0-20 см, в целом же восстановление шло в горизонте 0-50 см. Скорость инфильтрации водного потока снижалась до нуля, до объема одной поры сбора дренажной воды. С другой стороны, в лизиметрах с выращиванием галофита сордана водный поток был адекватен в течение всего периода проведения эксперимента.
На вариантах с выращиванием культур биотической мелиорации повышалась с увеличением содержания СО2. Это свидетельствует о том, что возможно биотическую мелиорацию возможно планировать, увеличивая подачу СО2 в почву в период интенсивного роста. Это было подтверждено в более поздних лизиметрических опытах (Qadir et al., 1996 a), когда сосуды занимались засоленно-солонцовой почвой (pHs 9.1, ECe 9.8 дСм/м, SAR 103) и выращивание в них галофита лептохлоэ промывалось водой в ранний, пиковый и поздний периоды роста растений.
Другие варианты опыта без растений включали: контроль, гипс 50, гипс 100% GR (необходимое количество гипса) в слой почвы 0-15 см. В период промывания глубина подтопления была 5 см (EC 0.3 дСм/м, SAR 0.8), высота колонки почвы в лизиметре 0.6 м. Скорость вымывания Na+ (табл. 2) в дневной промежуток, в период раннего роста составила 3.3 ммоль/день и была даже меньше, чем при вымывании (4.7 ммоль/день).
Однако в течение периода пикового роста травы скорость составила 16.2 ммоль/день, что было сравнимо с вариантом внесения гипса 100% (19.3 ммоль/день). Скорость рекламации на варианте биоремедиации опять снижалась (4.6 ммоль/день), когда промывка проводилась в период медленного роста.
Данные полевых опытов на засолено-солонцовой почве (pHs - 8.4-8.8, ECe - 9.611.0 дСм/м, SAR - 59.4-72.4 в горизонте 0-15 см также подтвердили, что урожайность различных видов кормовых растений пропорциональная снижению щелочности почвы (Qadir
et al., 1996b). Среди четырех культур, использованных для биотической мелиорации, самый высокий урожай получен 32.3 т/га по галофиту сесбании, затем по галофиту лептохлоэ 24.6 т/га, далее - куриное просо (Echinochloa colona (L.) Link) - 22.6 т/га, далее - у элевзины (Eluesine coracana (L.) Gaertn). Аналогичным образом снижение уровней SAR в слое почвы 0.3 м было в следующей последовательности: сесбания (SAR 33), леплохлоэ (37), куриное просо (43), элевзина (48). Дыхание корней не является единственным механизмом, влияющим на увеличение содержание CO2 в почве. Оно также зависит от других механизмов индивидуального или коллективного действия:
1. Выделение CO2 вследствие окисления корневых выделений. Почвообитающие животные и микроорганизмы окисляют полисахариды, протеины и пептиды, выделяют CO2 (Vancura, Hanzlikova, 1972).
2. Почвенные организмы продуцируют органические кислоты (Chandrasekaran, 1969), которые оказывают содействие растворимого кальцита (CaCO3).
Таблица 2. Скорость вымывания Na+ из засолено-солнцовой почвы в различные периоды роста галофита лептохлоэ (Leptochloa fusca (L.) Kunth). Количество гипса, необходимое для ионной замены обменного Na кальцием в слое 0-0.15 м по интервалам роста (Qadir et al., 1996 a). Table 2. Leaching rate of Na+ from a calcareous saline-sodic soil through leaching cycles operated during different growth stages of Leptochloa fusca (L.) Kunth. The amount of gypsum required to fully replace exchangeable Na+ with Ca2+ in the 0-0.15 m depth interval is represented by the letters GR (Qadir et al., 1996a).
Циклы вымывания
Варианты вымывание Na в начальный период роста, ммоль/день Интенсивный рост галофита Интенсивный рост галофита медленный рост галофита
Контроль 4.7 4.3 1.8 0.9
Гипс (50%) 16.3 5.6 7.5 2.7
Гипс (100%) 20.2 19.3 11.8 3.0
Лептохлоэ 3.3 16.2 10.0 4.6
Влияние корневой системы на физические свойства почвы. Корни могут улучшать физические свойства почвы различными путями. Стабильность агрегатов повышается из-за выделения полисахаридов и гифов грибов во взаимодействии с различными уровнями увлажнения поверхности корней в почве (Boyle et al., 1989; Tisdall, 1991). Это подтверждается наблюдениями, когда глубоко укореняющиеся многолетние злаки и бобовые улучшают структуру пахотного горизонта. Например, по (Ilyas et al., 1993), глубоко укореняющаяся люцерна при выращивании в течение 1 года на засоленно-солонцовой почве почти в 2 раза повышала полевую влагопроницаемость (Kfs; табл. 3).
Корни люцерны проникали в почву до 1,2 м по делянкам обработки гипсом в сравнении только 0.8 м на необработанных вариантах. Другой биомелиоративный вариант, включающий сесбанию - пшеницу - сесбанию показал различия по водопроводимой способности почвы до глубины 0.4 м. Корни сесбании были здоровые, толстые, хорошо разветвленные, но проникали на глубину только 0.3 м. Ни подпочвенное рыхление (чизелем на глубину 0.45 м с 5-метровыми интервалами), ни открытые дрены (1 м глубины) не повышали водопроницаемость почвы.
Другой физический эффект корней, включающий удаление воздуха из крупных пор (McNeal et al., 1966), ускоряет или замедляет альтернативное увлажнение и создает макропоры (Elkins et al., 1977). Корни некоторых культур, например паспалума (Paspalum notatum Flügge) и овсяницы тростниковой (Festuca arundinacea (L.) Schreb.) могут расти через уплотненные слои почвы и улучшать почвы ниже пахотного горизонта (Cresswell,
Kirkegaard, 1995). Полевые опыты с овсяницей тростниковой показали преимущества крупных корней по проникновению вглубь на сильно уплотненных почвах (Elkins et al., 1977). Когда корни, проникшие в глубокие слои отмирают, они оставляют макропоры, которые способствуют водопроницаемости и диффузии газов. Корни последующих культур могут расти через эти поры.
Таблица 3. Влияние растений и внесения гипса на полевую влагоопроницаемость (Kfs) на засоленно-карбонатной почве (Ilyas et al., 1993). Цифры с одинаковым значением букв не существенны (P=0.05). Table 3. Cropand gypsum treatment effects on field-saturated hydraulic conductivity (Kfs) of a saline-sodic soil (Ilyas et al., 1993). Means followed by the same letter within a column and gypsum treatment are not statistically different (P=0.05).
Варианты После 6 месяцев После 1 года
Глубина горизонтов почвы, м
0.0-0.2 0.2-0.4 0.4-0.6 0.6-0.8 0.0-0.2 0.2-0.4 0.4-0.6 0.6-0.8
(х10"7 м/с)
Без гипса
Люцерна 1.2 a 1.2 a 1.3 a 1.4 a 2.4 ab 3.8 a 2.0a 3.4 a
Солома пшеницы 7.5 т/га 0.9 a 0.9 a 1.0 a 2.1 a 1.8 b 1.4 b 1.l a 1.1 a
Сесбания -пшеница - сесбания 0.9 a 1.3 a 0.9 a 2.0 a 3.4 a 1.9 b 1.9 a 1.7 a
Пар 1.2 a 0.7 a 0.8 a 1.9 a 1.2 b l.l b 1.6 a 2.6 a
Гипс 25 т/га
Люцерна 2.9 a 3.6 a 1.6 a 2.5 a 6.5 a 3.9 a 1.4 a 4.2 a
Солома пшеницы 7.5 т/га 1.5 a 1.3 a 1.7 a 1.3 a 3.5 b 2.1 b 1.8 b 2.9 ab
Сесбания -пшеница - сесбания 3.1 a 2.1 a 1.2 a 1.8 a 7.9 a 2.0 b 1.8 b 2.1 b
Пар 1.5 a 1.1 a 0.9 a 1.4 a 2.9 b 1.2 b 1.2 b 1.5 b
Экономические и экологические преимущества биотической мелиорации
Оценка в полевых условиях дает возможность сравнить методы биотической мелиорации с другими способами. А. Кумар и И.П. Аброл (Kumar, Abrol, 1984) сравнивали варианты чередования рис - пшеница при выращивании на засоленно-солонцовой почве с вариантом обработки гипсом (вносимым в эквиваленте 100%) или с вариантами выращивания двух различных злаков - брахиария (Brachiaria mutica (Forsk.) Stapf) и лептохлоэ в течение 1-2 лет. Опыт проводился в Карнале (Индия) на делянках размером по 84 м2. В начале Экспериментального периода химические свойства почвы в слое 0-15 см были: pH1:2 - 10.6, EC1:2 - 2.7 дСМ/м, ESP - 94. На контроле по гипсу (постмелиорационная культура) урожайность составила 3.7 т/га, по варианту выращивания брахарии 1 год - 3.8 т/га, варианту лептохлоэ 1 год - 4.1 т/га (табл. 4) соответствующий урожай риса после двухлетнего выращивания злаков составили 5.3 и 6.1 т/га.
В полевых экспериментах на делянках по 25 м2 (Ahmad et al., 1990) проводили сравнительную оценку урожайности галофитов лептохлоэ, сесбании и сордана сорго-суданковый гибрид) с вариантом внесения гипса 13 т/га в верхний слой почвы 0.15 м на известково-соленой почве (pHs - 8.2-8.6, ECe - 7.8-9.0 дСм/м, SAR - 61.7-76.1, суглинок).
Опытный участок расположен вблизи Файзалабада в зоне равнины Индус (Пакистан). Поливная норма (вода EC - 0.3 дСм/м, SAR - 0.9), которая была равной по всем вариантам, несколько превышала нормы полива культур, рекомендуемые в этой зоне. Двухсезонная средняя урожайность кормовой массы составила 40.1 т/га по сесбании, 29.3 т/га по лептохлоэ и 24.7 т/га по сордану. Эффект вариантов по урожаю зерна и соломы в постбиомелиоративной культуре (пшеница) представлен в последовательности вариантов: сесбания ~ гипс > лептохлоэ > сордан > контроль (табл. 5).
Таблица 4. Влияние гипса на pH и EC на урожайность первых постбиомелиоративных культур риса и пшеницы после внесения гипса или выращивания лептохлоэ и элевзины (Kumar, Abrol, 1984). Table 4. Effect of gypsum and cropping on soil pH and EC, and yields of first rice and wheat crops after gypsum application or after completion of Brachiaria mutica (Forsk.) or Leptochloa fusca (L.) Kunth cultivation. The pH and EC were measured on soil to water extracts of 1:2 (Kumar, Abrol 1984).
Варианты pH1:2a ECh2b Урожай, т/га
Интервал глубины почвы рис пшеница
0-0.15 0.15-0.30 0-0.15 0.15-0.30
1980 1981 1980 1981 1980 1981 1980 1981
Рис-пшеница (Я^) 10.2 9.9 10.3 10.3 1.62 0.40 1.70 0.52 0.00 0.00
Гипс 12.5 т/га + 9.8 9.4 10.1 10.1 1.12 0.22 1.30 0.32 3.70 2.60
Брахиария 1 год 10.2 9.7 10.2 10.2 1.60 0.45 1.60 0.45 3.80 0.13
Брахиария 2 года — 9.8 — 10.3 — 0.45 — 0.40 5.30 2.56
Лептохлоэ 10.1 9.6 10.3 10.1 1.62 0.42 1.70 0.45 4.10 0.26
Брахиария 2 года — 9.5 — 10.1 — 0.35 — 0.40 6.10 3.41
а - pH1:2 оригинальной почвы в 1979 г. 10.6 и 10.5 соответственно для горизонтов 0-0.15 и 0.15-0.30 м. b - ECi:2 в 1979 г. была 2.65 и 2.23 дСм/м соответственно для горизонтов 0-0.15 и 0.15-0.30 м. a - Original soil pHi:2 in 1979 was 10.6 and 10.5 for the 0-0.15 and 0.15-0.30 m depths, respectively. b - Original soil EC12 in 1979 was 2.65 and 2.23 дСм/м for the 0-0.15 and 0.15-0.30 m depths, respectively.
Таблица 5. Урожайность соломы пшеницы как первой постбиомелиоративной культуры при выращивании их на засолено-солонцовой почве (Ahmad et al., 1990). Одинаковые буквы за цифрами в колонках показывают существенность различий по Дункану (P = 0.05). Table 5. Grain and straw yields, and grain:straw ratio of wheat as the first postreclamation cropgrown on a calcareous saline-sodic soil (Ahmad et al., 1990). Means with different letters in a column differ significantly according to Duncan's multiple range test (P=0.05).
Варианты Урожай, т/га Соотношение зерно: солома
зерна соломы
Контроль (без гипса и растений) 0.65 d 2.24 c 0.29 b
Гипс 13 т/га 3.68 a 5.69 a 0.65 a
Галофит Сесбания, выращивание 15 месяцев 3.79 a 5.63 a 0.67 a
Галофит Сордан, выращивание 15 месяцев 2.27c 3.63 b 0.63 a
Галофит Лептохлоэ, выращивание 15 месяцев 3.14 b 4.87 a 0.64 a
Некоторые полевые опыты с биомелиорацией не были успешными в первую очередь из-за того, что солетолерантные культуры были не первыми в севообороте. С. Мухаммед (Muhammed Й а1., 1990) сравнил биологическую (чередование рис - пшеница), физическую + биологическую (подпочвенное рыхление чизелем на глубину 0.5±0.05 м при расстоянии
между чизелями 1.2-1.5 м + ротация), химическую и биологическую (гипс 100% в верхний слой 0.15 м + ротация) и химическая + физическая + биологическая (гипс + чизелевание + ротация) методов биомелиорации на двух солонцово-засоленных типах почв. Эксперимент проводился вблизи Шахкот в Пакистане. Ирригационная вода (EC - 1.8 дСм/м, SAR - 9.8) вносилась адекватно потребности культур до включения в биомелиоративный опыт, потенциал культур изучался в звене традиционного чередования рис - пшеница. Первая культура риса в биомелиоративном варианте была безуспешной на одном из типов почв (pHs
- 8.6-9.1, ECe - 2.3-15.0 дСм/м, ESP - 58.7-74.6 в слое 0.15 м тяжелосуглинистой почвы, урожай зерна составил только 0.72 т/га. На другом типе почв (pHs - 8.8-8.9, ECe - 9.615.2 дСм/м, ESP - 42.5-45.6 в верхнем горизонте 0.15 м тяжелосуглинистой почвы) после 4 лет культуры урожайность зерна риса была в последовательности: гипс (1.99 т/га) > гипс + чизелевание (1.84 т/га) > чизелевание (1.41 т/га) > биомелиорация (1.02 т/га). Варианты гипс, гипс + чизелевание оказывали равное влияние на урожай пшеницы (2.72 т/га), гипс + чизелевание подпочвы (1.79 т/га) и биомелиорация (1.46 т/га) В верхнем горизонте 0.15 м все варианты снижали ECe до уровня ниже 5 дСм/м, и ESP до уровня ниже 22 на обоих типах почв.
M. Куадир (Qadir et al., 1992) провели сравнительную оценку трех орошаемых севооборотов вблизи Фаизалабада (Пакистан) для мелиорации засоленно-солонцовой почвы (pHs - 8.1-8.2, ECe -9.2-13.7 дСм/м, SAR - 30.6-42.7 в верхнем слое 0.15 м суглинистой почвы). Ротация проводилась на делянках в 18 м2: галофит сесбания - ячмень, рис -пшеница, галофит лептохлоэ - люцерна. После рекламации слоя 0.15 м после 1 года SAR снизился < 10, на варианте без мелиорации SAR составил < 14. Хотя первоначальное засоление и уровень щелочности были больше в сравнении с опытами С. Мухаммеда (Muhammed et. al., 1990), здесь имелись 3 различия: 1) почва была грубее по плотности песка, 2) делянки орошались из канала с водой (EC - 0.3 дСм/м,SAR - 0.5), 3) ирригационная вода подавалась в нормах, часто превышающих максимальную потребность растений, т.е. выше их водотолерантности.
М. Илиас (Ilyas et. al., 1997) провели полевые опыты на станции по изучению засоленности почв в Садхоке, в северо-западной части равнины Индус (Пакистан) на засоленной карбонатной почве (pHs - 8.8, ECe - 5.6, SAR - 49 в слое 0.2 м тяжелосуглинистой почвы). Размер делянки 20 м2. Варианты: люцерна, галофит сесбания - пшеница
- люцерна (SWS), внесение пшеничной соломы 7.5 т/га, контроль - пар. На каждый вариант добавляли гипс 25 т/га (75% потребности в слое 0.2 м). Поливные нормы были по 20 мм (EC
- 0.6 дСм/м, SAR - 3.2), поливы проводились с интервалами 7-14 дней, в зависимости от потребности растений. Ни индивидуальные варианты, ни варианты сочетания гипса с выращиванием культур не показали положительного эффекта после 6 месяцев. После 1 года SAR верхнего слоя почвы 0.2 м снизилась до 30 у люцерны, а по варианту люцерна + гипс снижение было до 17. Вариант гипс + галофит сесбания - пшеница - галофит сесбания оказался лучшим, имея SAR 11. Ротация без гипса с показателями SAR 28 была почти равной варианту гипс + пар. В более глубоких горизонтах почвы (0.2-0.4 м, 0.4-0.6 м, 0.6-0.8 м) по вариантам люцерна, сесбания - пшеница - сесбания) снижение SAR было выше по сравнению с вариантом гипс + пар. В горизонте 0.2-0.4 м вариант люцерна и гипс имели SAR соответственно 40 и 58 в сравнении с исходным SAR 0.61. Корни люцерны проникали до 0.8 м; SAR на глубине 0.4-0.6 м снизился с 47 до 44 и далее в горизонтах 0.6-0.8 - с 44 до 28. Вариант гипса не был способен снизить SAR на этой глубине, или даже показатель SAR увеличивался до 62 и 52 в сравнении соответственно с исходным уровнем 47 и 44. Наряду с информацией, касающейся влияния химической и биологической рекламации на физические и химические свойства, имеются данные за последние годы, подтверждающие также изменение микробиологических свойств почвы Л. Батра (Batra et al., 1997) определил активность дегидроденазы (DHA) и углерода микробиальной биомассы (MBC) по различным
вариантам, включая галофит лептохлоэ 1 или 2 года, александрийского клевера (Trifolium alexandrinum L.) и персидского клевера (Trifolium resupinatum L.), гипса 14 т/га, 50% потребности в слое 0.15 м) + галофит лептохлоэ - клевер, гипс + сорго - клевер, гипс + рис + клевера и гипс + галофит сесбания - клевера. Экспериментальный участок (pH1:2 - 10.6, EC1:2 - 2.1 дСм/м, ESP - 95, DHA - 4.5 гидрогеназная активность 4-5 мг трифенилформазана 1 г, MBC - 56.7 мг/кг). Опыты проводились в головном институте по изучению засоленности почв в Карнале (Индия). После трех лет возделывания DHA (118.7 мг трифенилформазана 1 г) на вариантах выращивания злаков (табл. 6) по сравнению с вариантами гипса (96.1). Тенденция была обратной по микробиальному углероду (MBC).
Таблица 6. Изменение активности дегидрогеназы (DHA), определенное по трифенилформазану, углерод микробиальной биомассы (MBC), pH почвенного экстракта 1:2 и ESP слоя почвы 0.15 м на щелочной почве после 3 выращивания культур (Batra et al., 1997). Table 6. Changes in dehydrogenase activity (DHA) as measured by the triphenylformazan procedure, microbial biomass carbon (MBC), pH of the soil to water extract of 1:2, and ESP of the upper 0.15 m depth of a sodic soil after 3 years of cropping (Batra et al., 1997).
Варианты DHA, мг/г MBC, мг/кг DHA: MBC pH1:2 ESP, % Урожай сорго, т/га
Лептохлоэ 1 год - клевер (корм удалялся) 122.9 166.5 0.74 9.7 60 26.0
Лептохлоэ 1 год - клевер (корм оставлялся) 96.9 152.5 0.77 9.5 50 32.5
Лептохлоэ 2 год - клевер (корм удалялся) 136.5 149.0 0.92 9.5 50 36.7
Лептохлоэ 2 год - клевер (корм оставлялся) 118.3 178.8 0.66 9.3 40 42.1
Среднее 118.7 161.7 0.77 9.5 50 34.3
Гипс (14 т/га) + лептохлоэ -клевер 112.1 203.3 0.55 9.3 40 31.6
Гипс + сорго - клевер 103.0 214.2 0.48 9.5 50 33.1
Гипс + рис - клевер 77.6 214.2 0.36 9.4 45 31.9
Гипс + сесбания - клевер 91.5 194.3 0.47 9.4 45 38.6
Среднее 96.1 206.5 0.47 9.4 45 33.8
SЕ 4.1 12.1 - 0.07 1.8 1.8
Поэтому варианты злаков имели соотношение ОИА:МБС (0.77), доказывая повышение микробиальной активности по засоленной злаками почве. Среди испытанных культур (42.1 т/га) была выше по сравнению с другими вариантами, когда лептохлоэ выращивали в течение двух лет без внесения гипса, и скошенная трава оставлялась для разложения на поверхности почвы. На вариантах внесения гипса урожайность сорго составила 31.638.6 т/га.
Исследования по режиму питания растений в процессе химической или биологической мелиорации кратко разбирались в двух опытах:
1. Влияние механизмов биологических добавок, т. е. доступности питательных веществ в процессе биомелиорации.
2. Сравнение химического и биологического процессов в схожих агро-климатических условиях, т. е. М. Куадир (Qadir й а1., 1997) изучил статус доступности некоторых макро- и
микроэлементов на засоленной карбонатной почве (pHs - 8.2-8.6, ECe - 7.4-9.0 дСм/м, SAR -55.6-73.0 на глубине 0.3 м суглинистой почвы). Биомелиоративные варианты включали возделывание галофитов сесбании, сордана и лептохлоэ в течение 15 месяцев. Установлено повышение доступности P, Zn, Cu, Fe и Mn на биомелиоративных делянках, в то же время снижение рН почвы, выделение корневых экссудатов. В противоположность этому, на варианте без растений, но с внесением гипса (13 т/га, эквивалентно 100% GR в слое почвы 0.15 м) снижалась доступность вышеуказанных элементов. Наряду с потерями при вымывании, абсорбция некоторых питательных веществ на вновь сформировавшемся кальците, вторичном этапе разложения гипса, обуславливалось его снижение. Содержание азота снижалось по всем вариантам, исключая вариант азотофиксирующей сесбании, где имело место повышение содержания азота на 8% (с 0.49 до 0.53 г/м).
Интересное наблюдение имело место почти во всех лизиметрах, а также в полевых экспериментах, связанное с глубиной мелиорации почвы. В почве при внесении гипса мелиоративный эффект проявлялся в первую очередь в зоне заделки химиката. Гипс в этих опытах вносился поверхностно и смешивался в верхнем слое почвы, в большинстве случаев расчеты потребности исходили к требованиям верхнего горизонта почвы 0.15 м.
Только когда опыты по рекламации гипсом завершались рекламацией верхнего горизонта, рекламация нижних горизонтов начиналась позднее. Это является прямым доказательством прямой последовательности селективного обмена быстрее для кальция Ca2+, чем Na+. Далее, K.B. Роббинс (Robbins, 1986 b) продемонстрировал, что "удовлетворительная" гидравлическая проводимость может поддерживаться на вариантах выращивания растений. Это не относится к вариантам гипса, на которых растения не выращивались. Объяснение явления заключается в замене уровня Na+, данное Robbins, заключается в том, что, прежде всего гипс был растворен, концентрация электролита в нерастворенной части почвы снижалась до уровня, который был недостаточен для контрвзаимодействия обменного Na+ на гидравлическую проводимость (Quirk, Schofield, 1955; Quirk, 1994). Это менее характерно для биоремедиации, поскольку здесь повышение концентрации электролита обусловлено повышением Pco2. В биоремедиционных экспериментах, обсужденных ранее, рекламация проявлялась в корневой зоне в период выращивания растений. Это явление характерно для всех щелочных почв при выращивании таких видов как лептохлоэ, родосова трава, свинорой пальчатый, сордан, сесбания, рис и люцерна. Однако различные виды растений имели различную степень и глубину рекламации почвы, что, по всей видимости, связано с глубиной проникновения корней.
Экономическая эффективность биотической мелиорации. Соотношение затраты: доход химического и биологического способов рекламации сравнивался во многих экспериментах. Из результатов полевых опытов, проведенных на засоленной карбонатной почве (pHs - 8.6-8.7, ECe - 0.3-6.6 дСм/м, SAR - 16.3-17.4 в верхнем слое 0.3 м), проведенных вблизи Саргода в Пакистане, М.Р. Чодри и М. Абайдуллах (Chaudhry, Abaidullah, 1988) показаны соотношения затраты: доходы изменялись в последовательности: галофит лептохлоэ (1.00:1.66) > гипс + рис - пшеница (1.00:1.47) > галофит сесбания - ячмень (1.00:1.08). По всем и ECe and SAR в слое почвы 0.3 м снижались до уровня ниже соответственно 4 дСм/м и 13 в течение двух лет. В других опытах M.V. Singh и K.N. Singh (1989) сравнивали гипс (14 т/га, эквивалентный 50% потребности в слое почвы 0.15 м), внесение навоза (30 т/га) и возделывание галофит лептохлоэ в течение двух лет. Опытный участок (естественного засоления) располагался на Индо-Гангской равнине в Индии. Перед проведением опытов pH1:2 вытяжки из верхнего слоя почвы 0.15 м составил 10.5, EC1:2 - 4.6 дСм/м и ESP - 94. После рекламации следовало звено чередования рис- пшеница. Больше всего снижалось ESP по варианту гипса (32) в сравнении с вариантом внесения навоза (43) или посева травы (44). Подобная же тенденция установлена для соотношения затраты: доход (табл. 7).
По варианту лептохлоэ были установлены чистые потери (затраты: доход 1.00:0.75), обусловленные малым рыночным значением вида и наличием более качественных кормов в данной местности.
Другие исследователи (Sandhu, Qureshi, 1986) провели сравнительную оценку 40 га дренажную систему у частника-фермера, который имел 100% буйволовой травы (Bubalus bubalis L.) с лептохлоэ, как основной кормовой культуры. В целой фермерской зоне, на равнине Индус в Пакистане засевали травами различного качества и поедаемости. Фермеры имели возможность сравнить все затраты: труда, воды, по улучшению земель и другие операции с позиции технологии и использования корма животными. В начальной фазе для травосмеси соотношение затраты : выгода были положительными 1.0:1.42 (в течение года).
Таблица 7. Изменение pH, EC и ESP в слое почвы 0.15 м, урожайность зерна последующих культур и соотношение затраты: доход по вариантам. pH и EC изменялись в водном экстракте 1:2 (M.V. Singh, K.N. Singh, 1989). Table 7. Changes in pH, EC, and ESP of the upper 0.15 m soil depth, grain yields of subsequent crops, and cost:benefit ratio of the treatments. The pH and EC were measured on soil to water extracts of 1:2 (M.V. Singh, K.N. Singh, 1989).
Варианты Характеристика a почвы Рис - пшеница, т/га Соотношение затраты: доход
pHl:2 ECl:2 (дСм/м) ESP (%) 1984-1985 1985-1986 1986-1987
Гипс 14 т/га + рис - пшеница 9.25 0.45 32 4.23 1.34 4.83 1.42 5.21 1.94 1.00:1.14
Навоз 30 т/га + рис - пшеница 9.50 0.51 43 3.27 1.03 3.86 0.91 4.73 1.37 1.00:1.05
Лептохлоэ 2 года + рис -пшеница 9.52 0.36 44 - - - - 4.88 1.28 1.00:0.75
a - Оценка характеристик почвы после уборки риса в 1986 г.: исходный pHi:2 - 10.45, ECi:2 -
4.6 дСм/м и ESP - 94. a - Values of soil characteristics are after harvest of the 1986 rice crop; original soil
pHj2 was 10.45, EC12 4.6 dS/m, and ESP 94.
Экономическая оценка сделана по мелиорации и показала, что при выборе биомелиоративных культур следует обратить внимание на рыночный спрос продукции или спектр возможного использования продукции на фермерском уровне. Этот аспект является очень важным, так как подбор культур должен быть по солетолерантности не ниже природной засоленности. Для этого важно не упустить рекомендации, данные еще Ке11еу в 1937 г.: "Таким образом, оказывается, что тип черноземно-щелочных почв, преобладающий в зоне Фресно, может быть подвергнут рекламации путем интенсивного орошения на участках, занятых свинороем пальчатым. С точки зрения факта, что бермудская трава является средством создания данных пастбищ для молочного скота и других видов сельскохозяйственных животных в этой зоне, то окупаемость затрат по пастбищному хозяйству может реализоваться только при создании интенсивной пастбищной системы. Поэтому затраты в этом направлении могут быть умеренными. Общие затраты по всем операциям в течение 6 лет в этом эксперименте были ниже, чем по укосным видам. Отсюда вытекает факт, что этот метод мелиорации является наиболее экономически выгодным из всех известных до сих пор методов биотической мелиорации. Химические анализы почв на этом участке также показывают, что в отношении плодородия почвы мелиорация является очень удовлетворительным средством" (Ке11еу, 1937, Р. 38) .
Заключение
Часто успеху ведения методов хозяйствования предшествуют научные исследования, которые объясняют с научной точки зрения, почему отдельные методы являются эффективными. Биотическая мелиорация является наглядным примером в этом отношении. Она связана с мелиорацией рекламацией солонцовых и засоленно-солонцовых почв путем выращивания определенных культур, толерантных к повышенной засоленности почвы и щелочности, без использования химических веществ. Использование для возделывания только одних растений, а иногда в комбинации с химическими веществами, начало практиковаться с начала 1900-х годов, когда началось широкомасштабное орошение этих почв. С течение времени и в результате ряда исследований был поднят вопрос снижения затрата на мелиорацию, особенно в части использования химических средств. Лабораторные и полевые исследования, наблюдения в опытах агротехнического профиля, опыт фермеров показывают, что биотическая мелиорация является наиболее привлекательным и дешевым методом мелиорации. К недостаткам биотического метода можно отнести:
1. Медленное действие по сравнению с другими методами.
2. Недостаточно высокая толерантность некоторых видов к высокому содержанию соли и Na+ в почвах, где химические реагенты становятся мало приемлемыми.
3. Очень высокое содержание кальцита (CaCO3) на щелочных и засоленных почвах аридных регионов.
К преимуществам:
1. Низкие первоначальные вложения капитала.
2. Содействие стабилизации почвенных агрегатов и созданию макропор, что улучшает гидравлические свойства почвы.
3. Повышает доступность и освоение питательных веществ в процессе и после биомелиорации.
4. Обеспечивает мелиорацию более равномерно по всем почвенным горизонтам.
5. Финансовые и другие выгоды от выращивания культур в процессе биотической мелиорации.
В большинстве экспериментов биотическая мелиорация аналогична эффекту от химической мелиорации. В смысле сравнительных различий выгодности. Выращивание галофитов и солеустойчивых видов кормовых культур в течение 1-3 лет (в зависимости от уровня засоления, уровня щелочности и гидравлических свойств почвы) позволяет провести мелиорацию почвы без особой заботы о повторном проведении этого приема.
Необходимы дальнейшие исследования по оценке гидрохимических моделей, которые могли бы прогнозировать химические и физические процессы, способствующие усилению биотической мелиорации и его влияния на изменение щелочности и засоленности почв.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Ahmad N., Qureshi R.H., Qadir M. Amelioration of a calcareous saline-sodic soil by gypsum and forage plants // Land Degrad. Rehabil. 1990. 2. Pp. 277-284.
2. Batra L., Kumar A., Manna M.C., Chhabra R. Microbiological and chemical amelioration of alkaline soil by growing Karnal grass and gypsum application // Exp. Agric. 1997. 33. Pp. 389397.
3. Boyle M., Frankerberger W.T. Jr., Stolzy L.H. The influence of organic matter on aggregation and water infiltration // J. Prod Agric. 1989. 2. Pp. 290-299.
4. Chandrasekaran S. Production of organic acids by soil microorganisms // Plant Soil. 1969. 30.
Pp. 299-304.
5. Chaudhry M.R., Abaidullah M. Economics and effectiveness of biological and chemical methods in soil reclamation // Pak. J. Agric. Res. 1988. 9. Pp. 106-114.
6. Cresswell H.P., Kirkegaard J.A. Subsoil amelioration by plant roots - the process and the evidence // Aust. J. Soil Res. 1995. 33. Pp. 221-239.
7. De Sigmond. The alkali soils in Hungary and their reclamation // Soil Sci. 1924. 18. Pp. 379381.
8. Elkins C.B., HaalandR.L., Hoveland C.S. Grass root as a tool for penetrating soil hardpans and increasing crop yields // Proceedings of the 34th southern pasture and forage crop improvement conference, 12-14 April 1977. Auburn, Ala., 1977. Pp. 21-26.
9. Gupta R.K., Abrol I.P. Salt-affected soils: their reclamation and management for crop production // Adv. Soil Sci. 1990. 11. Pp. 223-288.
10. Hoffman G.J. Guidelines for reclamation of salt-affected soils // Appl. Agric. Res. 1986. 1. Pp. 65-72.
11. Ilyas M., Miller R.W., Qureshi R.H. Hydraulic conductivity of saline-sodic soil after gypsum application and cropping // Soil Sci. Soc. Am. 1993. 57. Pp. 1580-1585.
12. Ilyas M., Qureshi R.H., Qadir M. Chemical changes in saline-sodic soil after gypsum application and cropping // Soil Technol. 1997. 10. Pp. 247-260.
13. Kelley W.P., Brown S.M. Principles governing the reclamation of alkali soils. Hilgardia. 1934. 8. Pp. 149-177.
14. Kelley W.P. The reclamation of alkali soils // Calif. Agric. Exp. Stn. Bull. 1937. 617. Pp. 1-40.
15. Keren R., Miyamoto S. Reclamation of saline. sodic, and boron-affected soils //Ed. Tanji K.K. Agricultural salinity assessment and management. (ASCE manuals and reports on engineering practices 71). ASCE, New York, 1990. Pp. 410-431.
16. Knight E.W. Agricultural investigation on the Newlands (Nev.) reclamation project // USDA Res. Tech. Bull. 1935. 464. Pp. 1-35.
17. Kumar A., Abrol I.P. Studies on the reclaiming effect of Karnal-grass and Para-grass grown in a highly sodic soil // Indian J. Agric. Sci. 1984. 54. Pp. 189-193.
18. McNealB.L., Pearson G.A., Hatcher J.T., Bower C.A. Effect of rice culture on the reclamation of sodic soils. Agron J., 1966. 58. Pp. 238-240.
19. Muhammed S., Ghafoor A., Hussain T., Rauf A. Comparison of biological, physical and chemical methods of reclaming salt-affected soils with brackish groundwater // Proceedings of the 2nd national congress of soil science, 20-22 December. Faisalabad, Pakistan, 1990. Pp. 3542.
20. Nelson P.N., Oades J.M. Organic matter, sodicity, and soil structure. In: Sumner ME, Naidu R (eds) Sodic soils: distribution, management and environmental consequences. New York: Oxford University Press, 1998. Pp. 51-75.
21. Oster J.D., Shainberg I., Abrol I.P. Reclamation of salt affected soils // Skaggs R.W., Schilfgaarde J. Agricultural drainage. ASA-CSSA-SSSA, Madison, Wis., 1999. Pp. 659-691.
22. Ponnamperuma F.N. A theoretical study of aqueous carbonate equilibria // Soil Sci., 1967. 24. Pp. 29-96.
23. Sandhu G.R., Qureshi R.H. Salt affected soils of Pakistan and their utilization. // Reclamation and revegetation research, 1986. 5, Pp. 105-113.
24. Qadir M., Ahmad N.,Qureshi R.H., Qasim S.M, Javaid M. Biochemical reclamation of a calcareous saline-sodic soil // Pak. J. Agric. Sci. 1992. 29. Pp. 406-411.
25. Qadir M., Qureshi R.H., Ahmad N. Reclamation of a sodic soil by gypsum and Leptochloa fusca // Geoderma. 1996 a. 74. Pp. 207-217.
26. Qadir M., Qureshi R.H., Ahmad N., Ilyas M. Salt-tolerant forage cultivation on a saline-sodic field for biomass production and soil reclamation // Land Degrad. Develop., 1996b. 7. Pp. 1118.
27. Qadir M., Qureshi R.H., Ahmad N. Nutrient availability in a calcacereous saline-sodic soil during vegetative bioremediation // Arid Soil Res. Rehabil. 1997. 11. Pp. 343-352.
28. Qadir M., Shubert S., Ghafoor A., Murtaza G. Amelioration strategies for sodic soils: a review // Land Degrad. Dev. 2001. 12. Pp. 357-386.
29. Quirk J.P., Schofield R.K. The effect of electrolyte concentration on soil permeability // J. Soil Sci. 1955. 6. Pp. 163-178.
30. Quirk J.P. Interpracticle forces: a basis for the interpretation of soil physical behavior // Sdv. Agron. 1994. 53. Pp. 121-128.
31. Rhoades J.D., Loveday J. Salinity in irrigated agriculture // Eds. Stewart B.A., Nielsen D.R. Irrigation of agricultural crops. Agronomy monograph 30. ASA-CSSA-SSSA, Madison, Wis. 1990. Pp. 1089-1142.
32. Robbins C.W. Carbon dioxide partial pressure in lysimeter soils // Agron. J. 1986 a. 78. Pp. 151158.
33. Robbins C.W. Sodic calcareous soil reclamation as affected by different amendments and crops // Agron. J. 1986 b. 78. Pp. 916-920.
34. Singh M.V., Singh K.N. Reclamation techniques for improvement of sodic soils and crop yield // Indian J. Agric. Sci.. 1989. 59. Pp. 495-500.
35. Tanji K.K. Nature and extent of agricultural salinity // Ed. Tanji K.K. Agricultural salinity assessment and management. ASCE manuals and reports on engineering practices 71. ASCE, New York, 1990. Pp. 1-17.
36. Tisdall J.M. Fungal hyphae and structural stability on soil // Aust. J. Soil Res. 1991. 29. Pp. 729-743.
37. Vancura V., Hanzlikova A. Root exudates of plants. IV. Differences in chemical composition of seed and seedling exudates // Plant Soil. 1972. 36. Pp. 271-282.
38. Wursten J.L., Powers W.L. Reclamation of virgin black alkali soils // J. Am. Soc. Agron. 1934. 26. Pp. 752-762.
BIOTIC LAND RECLAMATION OF SALINE-SOLONETZ SOILS WITH HALOPHYTES UTILIZATION
© 2008. N.Z. Shamsutdinov*, Z.Sh. Shamsutdinov**
*All-Russian Research Institute of Hydraulic Engineering & Land Reclamation, Moscow All-Russian Fodder Research Institute, Moscow province, Lobnya
About 10% of continents surface it is covered by saltine-solonetz soils which are widespread in droughty zone (Rhoades et al., 1992; Yensen, 2004).
Seriously salinization problem is shown in 75 world countries. The significant areas of the saline lands meet in Australia, China, Egypt, India, Iraq, Mexico, Pakistan, Russia, republics of the Central Asia, Syria, Turkey, USA (Rhoades et al., 1992). Such state of the lands makes necessary and actual development of new strategy for utilization saline soils for local and global levels. The important method which is capable to solve this problem is biotic land reclamation with halophytes utilization (Aronson, 1989).
Saline-solonetz soils differ with character and salinity degree, humidifying level, arrangement of solonetz layers in soil structure. However in general and typical property for all solonetz types is presence of superfluous quantity of the exchange sodium determinative in combination with conditions of humidifying and salinization - the high alkaline reaction, the increased dispersity of mineral part, coherence, swelling at moistening, strong condensation and hardness of soils in siccation condition - the negative factors limiting normal functioning and production of the most of agricultural crops of general custom value (Kiryushin, 1996; Qadir et al., 2001, 2002). And only ecologically specialized plants species - halophytes are capable to finish full life cycle in conditions of saline-solonetz soils and to provide land reclamation of such soils. Biotic land reclamation of saline-solonetz soils is carried out due of habitat generative halophytes properties.
