Підґрунтові води, четвертинної товщі північного крила Присиваського артезіанського басейну, залягають на глибині від 0,5 м біля берега Чорного моря до 25-30 м у районі плато. У підґрунтових водах поблизу узбережжя Чорного моря присутні хлоридно-натрієві, трохи північніше – хлоридно-гидрокарбонатні, ще північніше – гідрокарбонатні солі.
Рівнинний Крим розташовується в межах двох гідрогеологічних провінцій: південно-східної частини Присиваського і західної частини Приазовского (Азово-Кубанського) артезіанських басейнів. Межу між ними умовно проводять по підземному вододілу.
З підземних вод найбільш широко поширені води неогену, зокрема понт-меотису і сармату. Це прісні чи слабомінералізовані води (1-3 г/л), переважно гідрокарбонатно-кальцієвого складу. У приосьовій частини Причорноморської западини мінералізація їх збільшується до 2-25 г/л.
Водоносність четвертинних відкладень неоднорідна. У Присивашші і частини степового Криму ці відкладення містять воду, разом з тим у частині степового Криму (Тарханкутское плато, південь Центральної піднесеної рівнини) – вони безводні. Найбільш часто зустрічаються підґрунтові води в еолово-делювіальних відкладеннях. У Присиваській низовині ці води представляють єдиний водоносний шар. Джерелом їх живлення є атмосферні опади, поверхневі води, що стікають по балках і річках, місцями (на поливних ділянках) зрошувальні води. Глибина залягання підґрунтових вод зменшується в напрямку зниження рельєфу від Тарханкутского плато і району передгір'я до Сиваша і Каркинитської затоки в межах від 0,5 до 25 м. У цьому ж напрямку рухається потік підґрунтових вод. Потужність шару підґрунтових вод коливається від 0,5 до 20 м. Регіональним водоупором є пліоценові глини.
Ухил дзеркала підґрунтових вод максимальний у районі передгір'я (0,2) і місцями на Тарханкуті (0,004) і мінімальний у Присивашші (0,0005-0,0007). Швидкість фільтрації підґрунтових вод знижується від 0,1-0,3 м на добу на піднесених ділянках Тарханкуту до 0,0002-0,002 у Присивашші [6]. За хімічним складом підґрунтові води Присивашшя сульфатно-хлоридні і хлоридно-сульфатні натрієві і магнієві.
Що стосується зв'язку між підземними (понт-меотичними) і підґрунтовими водами, то дослідженнями це не встановлено, хоча є припущення про можливе підживлення у водопроникних глинах [21].
Низька забезпеченість досліджуваного регіону водними ресурсами, недостатня кількість опадів та нестійкість зволоження обумовили широкомасштабне застосування зрошення, яке є одним з найбільш інтенсивних і дійових чинників антропогенного навантаження на навколишнє середовище [11].
Серед найбільш поширених негативних наслідків зрошення (антропогенно спровокованих), що спричиняють деградаційні процеси у ґрунтах є підняття рівня підґрунтових вод і пов’язані з цим розвиток процесів підтоплення та вторинно- іригаційного гігроморфізму [11,214]. Це явище розвивається внаслідок взаємодії антропогенних чинників, з яких найпоширеніші – зміна водного балансу вбік зростання приходних статей, порушення поверхневого та внутрішньоґрунтового стоку внаслідок перекриття природних шляхів водовідведення та дренування, зарегулювання річкового стоку та інші. Антропогенний вплив посилюється дією природних чинників, зокрема, безстічністю та слабкою дренованістю територій, збільшенням опадів в окремі роки тощо. У зв’язку з цим особливого значення набуває нормоване водокористування, компенсаційні та адаптивні принципи планування поливів із застосуванням водозберігаючих та ґрунтозахисних екологічно безпечних режимів зрошення і інформаційно-дорадчих систем планування зрошення [11].
3.5 Ґрунтотворні породи і ґрунти
Головними ґрунтотворними породами півдня України є четвертинні відкладення, які поділяють на континентальні і морські. У свою чергу серед континентальних виділяють відкладення вододілів (еолово-делювіальні, еолово-делювіально-елювіальні, елювіальні), річкові (алювіальні), балкові (аллювіально-делювиальні) і ін. Серед морських зустрічаються власне морські і лимано-морські [49,53,67,80,81,101,114,196].
З усіх генетичних видів четвертинних порід найбільш поширені еолово-делювіальні лесовидні відкладення, потужність яких коливається від 5 до 20 м і більше [79,80,198].
Лесову товщу більшість геологів [207,243] поділяють на чотири яруси: древньо-, середньо-, новочетвертинні і сучасні відкладення. За гранулометричним складом лесовидні відкладення варіюють від середніх суглинків до легких глин. Встановлено, що з глибиною гранулометричний склад стає важчим і збільшується щільність порід. Разом з тим наявна неоднорідність гранулометричного складу і за окремими шарами - середні суглинки іноді змінюються важкими суглинками і навіть легкими глинами. Щільність складення лесовидних відкладень коливається від 1,53 до 1,62 г/см3. Коефіцієнт фільтрації середніх суглинків складає 0,72 м на добу, важких суглинків – 0,25. В міру поглиблення й ущільнення порід цей показник зменшується відповідно до 0,05 і 0,04 м [175].
Слід відмітити високу насиченість лесів карбонатами, що місцями утворюють скупчення у вигляді білозірки і жовен, у яких кількість вуглекислого кальцію досягає 10-17 %. Гіпс розподілений у товщі порід нерівномірно, утворюючи місцями ярусні скупчення дрібних і великих кристалів, у яких його міститься до 13 %, а місцями і більше. Вміст водорозчинних солей коливається від 0,5 до 2 %. У шарах порід, позбавлених морфологічно помітних солей, сольовий склад сульфатно-хлоридний, а в місцях накопичення гіпсу – сульфатний чи хлоридно-сульфатний. Основні шляхи засолення ґрунтотворних порід і ґрунтів – континентальне і біологічне соленакопичення, імпульверізація солей і акумуляція їх за рахунок надходження знизу з соленосних відкладень та підземних вод [101].
Ґрунтотворний процес досліджуваної зони протікає на фоні чітко вираженої вертикальної зональності. Посушливий клімат (ГТК V-IX =0,45-0,60), засоленість ґрунтотворних порід та мала природна дренованість території зумовили формування тут темно-каштанових, каштанових солонцюватих, лучно-каштанових солонцюватих ґрунтів та солонців каштанових. Структура ґрунтового покриву ускладнюється великим набором солонцюватих і засолених ґрунтів подів, а також напівгідроморфних і гігроморфних ґрунтів [53,101,195,196].
Процес формування солонцевих ґрунтів досліджуваної зони тісно пов’язаний з численними коливаннями земної кори (серед яких перш за все переважали опускання), затопленням у новочетвертинний період гирл річок морською водою, утворенням сучасних лиманів, підняттями і опусканнями рівня підґрунтових вод, змінами процесів засолення ґрунтів їх розсоленням і т.і. Дослідження ряду вчених [49,50,106,218] привели до думки, що процес утворення і еволюції солонцевих ґрунтів Кримського і частково Херсонського Присивашшя, можна розглядати як розвиток від гігроморфних засолених ґрунтів до солонців і темно-каштанових ґрунтів внаслідок підняття поверхні і зниження рівня підґрунтових вод, що супроводжується змінами водно-сольового режиму, ступеня засолення і структури ґрунтового покриву [175].
Особливістю ґрунтотворення є місцеві біокліматичні умови. Як зазначалося вище, навіть взимку температурні умови тут сприятливі для продовження біохімічних процесів: їхня активність в цей період декілька пригнічується, і якщо вони припиняються, то на короткий час. Наслідком цього явища є інтенсивна мінералізація органічної речовини, що є причиною слабкої гумусованості досліджуваних ґрунтів [165].
Морфологічна будова ґрунтів, їх природні властивості та взагалі структура ґрунтового покриву зони залежать від ступеня дренованості території та висоти над рівнем моря.
Найбільш високі північні та південні (в Криму) частини рівнинної поверхні зони зайняті темно-каштановими ґрунтами, місцями в комплексі з чорноземами південними залишковосолонцюватими, у верхніх частинах підвищених схилів до подів, дренованих про тяжинами у комплексі з солонцями каштановими. Вони сформувалися під типчаково-ковиловою та полинно-злаковою рослинністю, головним чином на лесах і незначній площі – на алювіальних відкладах і глинах. В ґрунтах чітко проявляється диференціація профілю за елювіально-ілювіальним типом. Солі та гіпс залягають на глибині 150-250 см, скипають на глибині 45-65 см. У складі обмінних катіонів переважає кальцій (73-76 % від суми обмінних катіонів, обмінного натрію 0,1-05 м/екв на 100 г). Потужність гумусованого профілю 55-80 см. Вміст гумусу рідко перевищує 3 % [196,198].
По узбережжю Чорного й Азовського морів та Сиваша, на низькій (абсолютна висота менше 15-20 м) рівнині поширені каштанові солонцюваті ґрунти у комплексі з солонцями каштановими. Ці ґрунти сформувалися під полинно-типчаково-ковиловими степами, головним чином на лесах, проте невеликі площі зустрічаються і на алювіальних відкладах. Ознаки солонцюватості морфологічно виражені більш чітко, ніж в темно-каштанових ґрунтах. У зв’язку з цим добре виокремлюються в профілі гумусовий елювіальний та ілювіальний горизонти. Солі та гіпс залягають на глибині 120-160 см. Гумусована частина профілю каштанових ґрунтів становить 40-50 см, вміст гумусу – 1,5-2,5 %. Фізико-хімічні властивості темно-каштанових і каштанових ґрунтів характеризуються вузьким співвідношенням між увібраним кальцієм та магнієм і невисоким вмістом (менше 5 % від суми увібраних катіонів) увібраного натрію [101,196,198].
На знижених Присиваських рівнинах з близьким (3-5 м) заляганням підґрунтових вод і на периферії глибоких подів з аналогічною гідрогеологією поширені лучно-каштанові солонцюваті ґрунти у комплексі з солонцями лучно-каштановими. В цих ґрунтах, здебільшого відсутній карбонатний ілювій у вигляді білозірки, в деяких карбонати представлені розпливчастими стяжіннями, а на переходах до каштанових ґрунтів зустрічається поодинока білозірка. З глибини 50-100 см у лучно-каштанових ґрунтах та 30-40 см у солонцях залягають солі у кількості 0,5-1,0 %, представлені сульфатами і хлоридами натрію, кальцію і магнію. У солонцях кількість солей в орному шарі вище токсичного рівня. Великий вміст солей визначає наявність великої кількості обмінного натрію (6,5-15,5 % від суми увібраних катіонів). Фонові лучно-каштанові солонцюваті ґрунти містять 3-5 % увібраного натрію в орному шарі. Потужність гумусованої частини профілю 50-65 см, вміст гумусу коливається в межах 2,0-2,7 % [196].