2.1.1. Влияние солей на сельскохозяйственные культуры

Засоление почв сопровождается снижением урожайности сельскохозяйственных культур, вплоть до их гибели. Между количеством солей, аккумулирующихся в почве (степень засоления), и состоянием сельскохозяйственных культур наблюдается отчетливо выраженная зависимость (табл. 9).

Таблица 9. Влияние степени засоления почв на состояние сельскохозяйственных культур (В.А.Ковда, В.В.Егоров, В.С.Муратова, Б.П.Строганов, 1960).

Степень засоления почв	Состояние среднесолеустойчивых культур
Незасоленные	хороший рост и развитие (выпадов растений нет, урожай нормальный)
Слабозасоленные	слабое угнетение (выпады растений и снижение урожая на 10-20%)
Среднезасоленные	среднее угнетение (выпады растений и снижение урожая на 30-50%)
Сильнозасоленные	сильное угнетение (выпады растений и снижение урожая на 50-80%)
Солончаки	выживают единичные растения, урожай гибнет практически полностью

Угнетение растений под влиянием солей может быть вызвано следующими причинами:

1) увеличение концентрации и осмотического давления почвенного

раствора сверх критических значений;

2) токсичное действие отдельных ионов на растения;

3) нарушение условий питания растений.

Осмотические эффекты, как следствие повышения концентрации почвенного раствора является основным фактором угнетения растений на засоленных почвах.

В основе поглощения воды корнями растений лежит явление осмоса, в соответствии с которым вода стремится перейти из раствора с меньшей концентрацией вещества в раствор с большей его концентрацией. Если сосущая сила корней равна или меньше осмотического давления почвенного раствора, то растения не могут поглощать почвенную влагу, обезвоживаются и погибают.

Согласно исследованиям американских ученых (L.A. Richards, 1968), зависимость между осмотическим давлением и концентрацией почвенного раствора можно выразить следующим приближенным уравнением:

Р = 5,6 ∙ 10^-5 ∙ С ,

где Р - осмотическое давление почвенного раствора, МПа; С - суммарное содержание солей в почвенном растворе, мг/л.

Осмотическое давление почвенных растворов варьирует в широких пределах, от 0,03-0,05 до 0,1-0,2 МПа в незасоленных черноземах и каштановых почвах до 10,0-30,0 МПа в солончаках.

Водоудерживающая способность незасоленных почв возрастает по мере их иссушения и при достижении ею 1-2 МПа наблюдается устойчивое завядание большинства сельскохозяйственных культур. Накопление солей, увеличивающих осмотическое давление почвенного раствора, приводит к "физиологи­ческой сухости" почвы. В таких условиях растения, несмотря на достаточную влажность почвы, не могут получить необходимое количество воды (табл. 10).

Таблица 10. Зависимость между влажностью, степенью засоления и водоудерживающей способностью почв (В.С. Шардаков, 1953)

Незасоленные почвы		Почвы, содержащие 0,55 % солей		Почвы, содержащие 2,13 % солей
влажность, %	водоудерживающая способность, МПа	влажность, %	водоудерживающая способность, МПа	влажность, %	водоудерживающая способность, МПа
9,4	2,02	9,3	3,54	9,9	14,4
12,2	1,01	12,4	2,63	13,3	5,96
18,3	0,20	18,6	1,82	19,6	3,03
-	-	24,8	1,11	25,8	1,72

Сельскохозяйственные растения проявляют неодинаковую чувствительность к величине осмотического давления почвенного раствора. Как считают D.W. Thorne H.B. Peterson (1954), у чувствительных культур угнетение может наблюдаться уже при значениях осмотического давления в пределах 0,07-0,15 МПа, у менее чувствительных при 0,15-0,30 МПа. Когда значения осмотического давления достигают 0,3-0,6 МПа, урожайность многих культур резко снижается и большинство растений гибнет. Лишь немногие культурные растения устойчивы к осмотическому давлению почвенного раствора свыше 0,61 МПа.

Под влиянием высоких концентраций солей в почве изменяется и отношение растений к внешним условиям. Такие, например, факторы, как температура и свет, положительно влияющие на развитие растений в нормальных условиях, при засолении могут действовать отрицательно.

Токсичность ионов. Избыток определенных ионов может оказаться токсичным для протекания различных физиологических процессов в растениях. Токсичное действие солей на растения связано с нарушением водного режима и подавлением фотосинтеза, с общим нарушением нормальных физиологических функций растений.

Согласно исследованиям Б.П. Строганова (1958), под влиянием солей у растений может изменяться азотный обмен в сторону накопления такого промежуточного продукта, как путресцин. Путресцин - ядовитое органическое вещество, его токсичность в 5-10 раз превышает токсичность хлористого натрия.

Б.П. Строгановым установлено, что при хлоридном засолении у растений снижается интенсивность дыхания, фотосинтеза и деятельность ряда ферментов, а также замедляется поглощение и расход воды в процессе транспирации. Когда листья древесных растений накапливают более 0,5 % Cl^- или 0,2 % Na⁺ (в процентах от сухой массы), обычно происходит характерное обгорание края листа или образуются некрозы. Наиболее чувствительные к хлору растения могут повреждаться, если содержание Cl^- в почвенном растворе превышает 5-10 мг-экв/л, в то время как наиболее устойчивые к действию хлора растения получают повреждения лишь при концентрации его выше 30 мг-экв/л.

Очень токсична для растений сода. При ее появлении в почвенном растворе происходит резкое подщелачивание среды, что негативно сказывается на корневой системе растений. Корни испытывают своеобразный "щелочной ожог", в результате которого корневые волоски теряют тургор, сморщиваются и отмирают. Это нарушает нормальное функционирование корневых систем растений в целом.

Нарушение условий питания. Для нормального роста и развития растений требуется, чтобы в почве имелись все необходимые питательные вещества в оптимальных для конкретной культуры соотношениях. Нарушение этого условия устраняется за счет внесения удобрений. Однако при засолении почвы не всегда удается достичь требуемого результата, поскольку водорастворимые соли вносят существенные коррективы в закономерности поступления химических элементов в растения.

Например, по данным В.А. Ковды (1961), в растениях, угнетенных под влиянием засоления, по сравнению с нормально развитыми значительно возрастает содержание ряда элементов – SiO₂ в 4-5 раз, Al₂О₃ и P₂О₅ в 3-5 раз, Cl в 2-3 раза, Mg и Na в 2,6 раза. При этом наблюдается недостаточное поступление таких важных элементов минерального питания растений, как Са, Fe, K, Mn, и сера. На поступление элементов в растения влияет не только общее содержание солей в почве, но и их химизм. Как показали исследования Б.П. Строганова (1962), у растений в условиях сульфатного засоления по сравнению с хлоридным увеличивается содержание P₂О₅, K, Mg, SiO₂, SО₄ и снижается количество Na, Fe₂О₃, Al₂О₃, Cl. При сульфатно-хлоридном засолении уменьшается поступление фосфора в растения по сравнению с хлоридно-сульфатным, а сильное хлоридное засоление ограничивает поступление в сельскохозяйственные культуры нитратов. В результате снижается эффективность соответствующих минеральных удобрений.

Нарушение условий питания сельскохозяйственных растений при аккумуляции в почве легкорастворимых солей может быть обусловлено различными причинами. Например, высокая концентрация солей в почвенном растворе снижает степень диссоциации и способствует выпадению ряда элементов из раствора в осадок в виде труднодоступных соединений. Так, в почвах, с щелочной средой, будет существенно ограничиваться подвижность Са, Fe и многих микроэлементов вследствие образования карбонатов. При засолении почв резче проявляется антагонизм ионов. В частности, избыточное накопление в почвенном растворе иона натрия, будет препятствовать поступлению в растения Са²⁺, Mg²⁺, K⁺ и других катионов.

Токсичное влияние солей связано с повреждением цитоплазмы клеток, в результате чего, избирательное поглощение химических элементов сменяется пассивным и приводит к ненормально высокому накоплению солей в органах растения. Солевое отравление растений внешне проявляется в образовании на отдельных участках листьев солевых пятен. Пораженные участки листьев теряют зеленую окраску и приобретают светло-желтый оттенок. Это свидетельствует о глубоком воздействии солей на процессы метаболизма и фотосинтеза зеленого листа. Образование таких своеобразных солевых ожогов у растений сопровождается нарушением связи молекул хлорофилла с белками хлоропластов и последующем разрушением хлорофилла (Б.П. Строганов, Е.Ф. Иваницкая, 1954).