Джерела, походження і шляхи засолення ґрунтів

Для формування засолених ґрунтів, необхідною умовою є наявність двох процесів – надходження вільних водорозчинних солей до ландшафтів і накопичення їх у ґрунті.

Завдяки дослідженням численних авторів встановлені основні джерела солей. До них відносяться:

– продукти вивітрювання гірських порід;

– солі атмосферних опадів;

– соленосні ґрунтотворні породи;

– підземні (пластові і підґрунтові) мінералізовані води.

До первинних джерел солей в земній корі відносяться:

– вулканічні і поствулканічні газоподібні викиди з лави, фумароли і магми та продукти їх трансформації;

– солі і гази, розчинені в термальних водах;

– продукти окислення деяких елементів атмосфери та окремі її гази;

– розчинні продукти вивітрювання масивних гірських порід.

Газоподібні продукти виділяються у формі:

– елементів (S, Сl), які далі окислюються або розчиняються у водах;

– оксидів (SO₃, CO, СО₂), які розчиняються у воді і перетворюються на кислоти (H₂SО₄, Н₂СО₃), що реагують з породами і приєднують катіони кислот (HC1, H₂S, НВО₃) та простих солей (NaCl, NH₄C1).

Атмосфера є первинним джерелом лише для солей азотної і вугільної кислот. Основним за масою сучасним первинним джерелом всього різноманіття солей є процес вивітрювання масивних порід з утворенням карбонатів, сульфатів, хлоридів, боратів. Додатковим джерелом солей (циклічні солі) є їх кругообіг між океаном і континентами. Суттєвим джерелом соди є обмінні, хімічні, фізико-хімічні і біохімічні реакції при ґрунтоутворенні та процеси, що протікають в озерах.

Однією з вирішальних умов утворення сольових акумуляцій і розвитку засолених ґрунтів є тривале поєднання притоку солей у безстічні геологічні структури і сухості клімату. Солі надходили і надходять до ландшафтів такими шляхами:

– внаслідок їх розчинення у товщі осадових порід;

– завдяки вивітрюванню первинних мінералів вивержених і осадових порід;

– при вулканічних і поствулканічних процесах;

– при розвантаженні глибоких мінералізованих підземних вод;

– при підживленні морськими водами поверхневих і підґрунтових вод низинного узбережжя;

– завдяки винесенню солей вітром з поверхні моря і солених озер;

– в процесі техногенезу.

Кожний з означених шляхів надходження не викликає сумнівів, всі вони реально існують і нерідко спільно беруть участь у формуванні сольового складу порід і ґрунтів. Однак, відносна частка і форми їх участі в процесі засолення ґрунтів не однакова на різних типах місцевості. Виникнення засолених ґрунтів обумовлене природними циклами соленакопичення у підґрунтових водах та ґрунтотворних породах і залежить від факторів, що сприяють їх акумуляції в ґрунтах. У зв'язку з цим виділяють п'ять циклів соленакопичення:

Материковий (континентальний) – пов'язаний з рухом, перерозподілом і акумуляцією вуглекислих, сірчанокислих і хлористих солей у внутрішньо материкових безстічних областях. Виділяють первинні і вторинні цикли материкового соленакопичення:

– первинні обумовлені акумуляцією солей в ґрунтах і підґрунтових водах, які виникли в процесі вивітрювання і ґрунтоутворення;

– вторинні – процеси перерозподілу солей, акумульованих у осадових соленосних породах.

Приморський – обумовлений акумуляцією морських солей, головним чином, хлориду натрію, в прибережних морських низовинах і на берегах мілководних заток.

Дельтовий – характеризується складним поєднанням руху і акумуляції солей, які приносяться з континенту рікою і додатковим підґрунтовим потоком солей, що надходять в різний час з боку моря.

Артезіанський – результат випаровування глибокозалягаючих підґрунтових вод у великих континентальних пониженнях або піднятих на поверхню в результаті тектонічних викидів.

Антропогенний – формується в результаті виробничої діяльності людини як наслідок її прорахунків, помилок і незнання закономірностей накопичення солей (засолення зрошуваних земель внаслідок підняття рівня підґрунтових вод, зрошення мінералізованими водами, засолення пасовищ при нелімітованому випасі худоби, затоплення ґрунтів промисловими і шахтними водами).

Акумуляція солей у горизонтах ґрунтового профілю обумовлена такими факторами:

– надходженням солей з мінералізованих підґрунтових вод;

– перерозподілом солей, що виникає у процесі вивітрювання гірських порід, під впливом поверхневих вод та їх акумуляцією в ґрунтах понижених елементів рельєфу;

– переносом солей вітром (імпуліверизація) у вигляді крапель і твердих аерозолів з морів, солених озер і поверхні солончаків;

– трансформацією нейтральних або пасивних продуктів вивітрювання у процесі ґрунтотворення у токсичні водорозчинні сполуки;

– вторинним розчиненням солей, що містяться у ґрунтотвірних і підстилаючих породах, прісними підґрунтовими або іригаційними водами, їх переносом і акумуляцією в горизонтах ґрунтового профілю.

Під впливом вказаних факторів формуються ґрунти різного типу і ступеня засолення.

На території України основними джерелами засолення виступають засолені ґрунтотворні породи і мінералізовані підґрунтові води. В багатьох випадках проявляється їх спільна дія. Імпульверизація і галофітна рослинність як джерела надходження солей проявляються локально і не відносяться до головних факторів засолення ґрунтів.

На Поліссі і у Лісостепу, в межах Дніпровсько-Донецької западини, основними джерелами солей є солі підземних куполів і циркулюючих підземних вод. Солі куполів по тектонічних розломах переносяться циркулюючими підземними водами до підґрунтових вод, які і стають безпосередньою причиною засолення ґрунтів. Про це свідчить співпадання границь поширення содового засолення ґрунтів північного Лісостепу із заляганням бучацько-канівського гідрокарбонатно-натрієвого водоносного горизонту, а в південному Лісостепу – область змішаного засолення співпадає з територією поширення підґрунтових вод гідрокарбонатно-хлоридно-сульфатно- натрієвого складу

В даному регіоні відповідне значення має і континентальне соленакопичення – надходження солей, що утворилися у процесі вивітрювання порід Харківського ярусу, та солей, що утворилися при дії прісних гідрокарбонатно-кальцієвих вод на осадові породи. Поява двовуглекислої соди (Na₂CО₃) в підземних водах обумовлена фізико-хімічними реакціями, при яких увібраний натрій порід витісняється йонами кальцію прісних вод та процесом сульфатредуктації.

Джерела утворення солі у ґрунтах зони Сухого Степу більш різноманітні. Це обумовлено тим, що Причорноморська низовина примикаючи до акваторії Чорного і Азовського морів несе сліди складної геологічної історії Причорномор'я і сучасного впливу морського басейну Тут основними джерелами засолення виступають солі, які містяться у морській воді, морських сучасних і давніх відкладеннях та солі підґрунтових вод, що місцями зв'язані з напірними мінералізованими підземними водами.

Солі містяться у лиманно-морських і морських відкладеннях та надходять безпосередньо з морської води при періодичному затопленні низьких морських берегів (нагонні течії). Надходять вони і підземним шляхом. Звичайно ґрунтовий потік рухається з суші в море, але місцями спостерігається зворотне явище – морські води проникають (до 2-7 км, а інколи і далі) в глиб материка. Це призводить до збагачення ґрунтів прибережних територій морськими солями.

Суттєвим джерелом солей для приморської рівнини є їх імпульверизація. Вздовж Сивашу, Чорного і Азовського морів простяглася смуга низовинного узбережжя, зайнята приморськими солончаками. Сольовий пил захоплюється, транспортується і перевідкладається на поверхню прилеглих земель. Спостереженнями встановлено, що кількість випадаючого солоного пилу в районі заповідника Асканія-Нова (Херсонська обл.) становить 300-340 кг/га на рік, а в більш віддалених місцях (Миколаївська обл.) – до 180 кг/га на рік.

У Причорномор'ї солі надходять до ґрунтів із підземних джерел. На відміну від Дніпровсько-Донецької западини тут підземні сольові куполи відсутні. Однак, в четвертинній товщі у відкладеннях більш давнього віку, залягають мінералізовані підземні води. Крім того, солі містяться і в породах – морських сарматських і майкопських глинах та четвертинних лесових відкладеннях, які в даному регіоні єґрунтотвірними.

Отже, основними джерелами солей в Сухому Степу (Причорноморська западина) є морські і засолені підґрунтові води, осадові засолені породи і солі, що приносяться вітром з узбережжя моря.

За останні 3-4 десятиріччя XX століття природні умови ґрунтоутворення у Південному та сухому Степах України зазнали значних змін. Зміни обумовлені переважно двома факторами – підвищеним атмосферним зволоженням і широким розвитком іригації, що викликало помітну зміну екологічної ситуації, а саме – зміну рівня підґрунтових вод, від якого залежить напрям процесів соленакопичення та осолонцювання ґрунтів.

Кліматологічні спостереження свідчать, що на території України протягом останніх десятиріч минулого століття і в теперішній час відбуваються значні зміни атмосферної циркуляції повітря, що проявляється в різких коливаннях випадаючих атмосферних опадів. Вже в семидесяті роки XX століття підвищене атмосферне зволоження відзначалось метеостанціями півдня України протягом 5-7 років з восьми.

Рясні опади на територіях з неглибоким заляганням підґрунтових вод викликали підняття їх рівня, а за наявності мінералізованих підґрунтових вод – засолення ґрунтів.

Створення в Україні каскаду великих штучних водосховищ на Дніпрі, спорудження потужних іригаційних систем і зрошення на площі понад 2,3 млн.га. суттєво вплинули на рівень підґрунтових вод і екологічний стан навколишнього середовища. Водосховища створені на найбільш низьких територіях лівобережжя Дніпра, переважно на заплавних терасах і його притоків. До вводу їх у дію підземний стік підґрунтових вод був направлений до русла Дніпра. За роки експлуатації Краснознам'янської зрошувальної системи і Каховського водосховища неогенові підземні води піднялися, що викликало підвищення рівня підґрунтових вод, особливо на самих низьких ділянках рельєфу.

Через це у південних районах України на ряді зрошувальних систем

спостерігалося швидке підвищення рівня підґрунтових вод – до 0,5-1 м на рік. Це призвело до вторинного засолення ґрунтів на значних територіях.

Суттєвого впливу на солонцеві ґрунти завдали рисові системи. На фоні штучного дренажу зрошувальні води нерідко використовуються у великих нормах (20-30 тис.м³/га). Внаслідок цього посилилось вилуговування розчинних речовин з ґрунту і відбулися глибокі зміни його складу, властивостей та родючості загалом.