Saline soils under dryland agriculture in southeastern Saskatchewan (Canada) and possibilities for their improvement

Summary

Soil salinization in some areas of southeastern Saskatchewan was discussed from the standpoint of its occurrence in relation to climatic conditions, soil type, topography, and land use.

Accumulations of salts resulted from temporary water tables and the capillary movement of water upwards and its subsequent evaporation. Maximum concentrations of salts occurred on the soil surface or in deeper soil layers, depending on the location of the profile with respect to the topographical contour. Salt leaching on the slope was reduced because of water run-off, but was high in the depression due to water accumulation.

A comparison between grassland and cultivated land showed a favourable influence of grass on the reduction of surface salinization. These favourable effects may be related to the influence of the vegetational cover on water run-off and water evaporation. It was concluded, that the increase in cultivated land over the years at the expense of grassland and also the summer fallowing practice are contributing factors towards the spreading of soil salinization.

Analytical data from saturated extracts are discussed from the viewpoint of concentration and composition. All test locations showed a preponderance of Mg- and SO₄-ions in the salinized samples. SSP values did not exceed 30 per cent. The influence of varying concentrations of these salts on the yields of three cereal crops was tested. The sequence of salt tolerance of barley, wheat, and oats in decreasing order was identical with results reported elsewhere from irrigated plots. Absolute salt concentrations effecting a 50 per cent yield decrease, however, were considerably lower. This was attributed to differences in the environment.

Zusammenfassung

Der Einfluß von Klima, Boden, Topographie und Art der landwirtschaftlichen Nutzung auf die Entstehung von Salzböden im südöstlichen Teil von Saskatchewan (Canada) wurden an Hand von Beobachtungen, Messungen und Analysenmaterial besprochen. Die Untersuchungen erstreckten sich auf ein Gebiet staunasser Geschiebelehmböden mit schwachwelligem Relief. Das Klima des Untersuchungsraumes ist kontinental, kühl-semiarid, mit durchschnittlichen Jahresniederschlägen von 300–500 mm. Die wasserlöslichen Bodensalze des Sättigungsextraktes bestehen hauptsächlich aus Mg-, Ca- und SO₄- und zum geringeren Teil aus Na-Ionen. Die Versalzung ist auf kapillaren Wasseranstieg von temporären und stark schwankenden Grundwasserspiegeln und starke Verdunstung des Wassers oberhalb des Kapillarsaumes zurückzuführen. Profilreihen von der Senke zum Hang lassen einen Bereich der Salzauslaugung in den Senken und einen Bereich der Salzanreicherung in mittlerer und höherer Hanglage erkennen. Maximale Konzentrationen kommen an der Bodenoberfläche oder auch — bei höherer Hanglage — in tieferen Horizonten zur Ausbildung, was durch die verschiedenen Tiefenlagen der herrschenden Kapillarsäume bedingt ist. Oberflächen- und oberflächennahe Bodenversalzungen wirken sich in hohen Ertragsausfällen aus und gefährden damit die Wirtschaftlichkeit mancher landwirtschaftlicher Betriebe. Eine zunehmende Tendenz in der Bodenversalzung, insbesondere im letzten Jahrzehnt, ist von zahlreichen Farmern beobachtet worden.

Ein Vergleich zwischen Grünland und Ackerland zeigt, daß unter der ständigen Grasdecke die Oberflächenversalzung geringer ist. Hier treten nicht nur Unterschiede in der Salzkonzentration auf, sondern auch eine Veränderung in der qualitativen Zusammensetzung der wasserlöslichen Salze. Vor allem sei die geringere Konzentration an wasserlöslichem Mg und Na in den Böden unter Gras erwähnt, da diese Kationen von Bedeutung für die Art und Stabilität der Bodenstruktur sind. Physikalische Untersuchungen zeigten eine bessere Wasserdurchlässigkeit der grasbestandenen Flächen, was für die Auslaugung von angereicherten Salzen in der durchwurzelten Bodenschicht von Wichtigkeit ist. Außerdem wird der Oberflächenabfluß von Niederschlagswasser durch eine ständige Vegetationsdecke verringert, wodurch eine flächenmäßig gleichmäßigere Versickerung von Niederschlagswasser im hügeligen Gelände möglich ist. Auf Grund dieser Resultate und der sich in Bezug auf den Grundwasserstand in versalzungsgefährdetem Gebiet ungünstig auswirkenden Brache, wird gefolgert, daß die Zunahme von Ackerland auf Kosten von Grünland und die im zwei- oder dreijährigen Turnus sich wiederholende Brache in ursächlichem Zusammenhang mit der Zunahme der Versalzung stehen.

Der Einfluß von verschieden hohen Salzkonzentrationen auf die Erträge von Weizen, Hafer und Gerste wurden mit Resultaten vom U.S. Salinity Laboratory, Riverside verglichen. Hierbei zeigte sich, daß die Reihenfolge der abnehmenden Salztoleranz, nämlich Gerste, Weizen, Hafer, mit derjenigen von Riverside übereinstimmt. Bei einem Vergleich der absoluten Werte der Salzkonzentrationen die einen 50-% igen Ertragsabfall bewirken, lagen die Zahlen für Saskatchewan (dryland) jedoch unter denjenigen von Kalifornien (irrigation). Die Gründe hierfür liegen einmal in der Verschiedenheit der Versuchstechnik und zum anderen darin, daß die durchschnittlichen Gesamtsaugdrücke, die die Pflanzen zur Wasseraufnahme zu überwinden haben, in bewässerten Böden geringer sind als in Böden des semiariden Klimas ohne Bewässerung. Wahrscheinlich ist damit eine Verschiebung des Verhältnisses vom Ertrag zum Versalzungsgrad verbunden. Die Möglichkeit einer Beeinflussung des Pflanzenwuchses durch die z.T. hohen Mg-Ge-halte in den Böden, also eines „spezifischen Ionen-Effektes“, wurde an Hand von anderen Arbeiten besprochen.