Содержание к диссертации
Введение
Глава I. Условия проявления эрозионных процессов на подгорной равнине Копетдага 7
1.1 Климатические условия 7
1.2 Рельеф II
1.3 Почвобразуюшие породы 14
1.4 Почвы 15
1.5 Поверхностные воды 25
1.6 Растительность 26
1.7 Влияние хозяйственной деятельности человека на развитие эрозионных процессов 28
Глава П. Характеристика объекта и методика исследований 30
Глава Ш.Современное состояние изученности процессов ирригационной эрозии на орошаемых землях Средней Азии 46
Глава ІУ. Характеристика эродируемых новоорошаемых сероземов предгорной равнины Копетдага 54
4.1 Проявление процессов ирригационной эрозии в поливных бороздах 54
4.2 Морфологические признаки эродируемых новоорошаемых сероземов 62
4.3 Механический состав эродируемых сероземов 65
4.4 Водно-физические свойства эродируемых светлых сероземов 78
4.5 Изменение агрохимических и химических свойств эродируемых новоорошаемых сероземов под влиянием эрозионных процессов 95
Глава У. Приемы борьбы с ирригационной эрозией почв и их экономическая эффективность 108
5.1 Элементы противоэрозионной техники полива 108
5.2 Влияние уклона,длины борозды и размера поливных струй на величину твердого стока 114
5.3 Характеристика выносимой почвенной массы при поливе
5.4 Влияние ирригационной эрозии на урожайность хлопчатника 137
Экономическая эффективность противоэрозионных мероприятий 145
Выводы 147
Рекомендации производству 150
Литература
- Почвобразуюшие породы
- Морфологические признаки эродируемых новоорошаемых сероземов
- Изменение агрохимических и химических свойств эродируемых новоорошаемых сероземов под влиянием эрозионных процессов
- Характеристика выносимой почвенной массы при поливе
Почвобразуюшие породы
Почвообразующими породами на исследуемой территории являются четвертичные отложения аллгавиальнонпролювиального генезиса. - На подгорной равнине интенсивность пролювиального стока и, следовательно, осадконакопления на протяжении четвертичного пе« риода была неодинаковой. Поэтому наблюдается пестрота почвообра-зующих отложений, что в свою очередь отражается на характере почвенного покрова (Лавров,1962).
М.К.Граве (і957) в зависимости от изменения литологического состава пролювиальных отложений выделяет пять зон, охватывающих территорию от предгорий до ЮЖНОЙ кромки Низменных Каракумов.
І.ЗНебнисто-галечниковая зона опоясывает узкой полосой северные склоны Восточного Копетдага. В составе отложений доминируют галечник и мелкообломочный материал до 80$, а мелкозема не более 20$. Эта. зона занимает территорию первого участка.
2.Суглинистая зона с примесью щебня и гальки широкой ПОЛОСОЙ примыкает к предыдущей с севера. Она сложена в основном суглинками, которые на некоторой глубине сменяются обломочно-каме-нистой толщей. По величине уклона местности она совпадает со вто рым участком.
3,Суглинисто-супесчаной зоне с прослойками песков характерна облессованнооть отложений» она захватывает третий и четвертый выделенные по уклону местности участки,
4.Суглинисто-глинистая зона занимает наибольшую площадь. В механическом составе суглинки преобладают над глинами, а супеси и пески фиксируются маломощными редкими прослойками. Занимает пя-ТЫЙ участок»
5.Глинистая зона опоясывает всю равнину вдоль ЮЖНОЙ границы Низменных Каракумов. Отложения этой зоны почти сплошь состоят из глин зеленовато-серого цвета и расположены в зоне шестого участи-ка.
Особенности литологического строения, уклона местности, во-дообеспеченности каждой зоны создают условия для развития тех или иных эрозионных процессов. Так, почвы зоны щебнисто-галечни ковых отложений несмотря.на значительные уклоны территории обладают хорошей фильтрацией. Для их размыва необходима большая скорость воды В зоне суглинисто-супесчаных лесовидных отложений уклоны .меньше,, но сама порода характеризуется легкой размываемо-стьго. Поэтому здесь имеют место эрозионные процессы - просадки, оврагообразование на.коллекторах и в оросительной сети, развитие ирригационной эрозии. Суглиниото-глинистая и глинистая зоны несмотря на плохую водопроницаемость и хорошую размываемость при данных,малых уклонах менее благоприятны для развития эрозии.
Согласно классификации, разработанной А.М.Мамытовым (1982), для горных областей Средней Азии и Казахстана почвы подгорных равнин выделены в самостоятельную группу, занимающую промежуточное положение между равнинными и горными почвами. По мнению автора здесь закономерности зональных изменений почвенного покрова подчинено горизонтально-вертикальной зональности.
Почвенный покров подгорной равнины Копетдага давно привлекал внимание исследователей» Первое обследование почв подгорной равнины и составление почвенных карт для этого района проводили: В.А.Обручев (1890); Д.А.Драницын (І9І2); С.С.Неустроев (і92б). Сведения о почвах подгорной равнины Копетдага можно найти в рабо-тах И.П.Герасимова (1929), Л.И.Прасолова (l930), О.МДжумаева (19 9), А.Н.Розанова (l95l), М.П.Аранбаева (i960,1972), ОДДжу-маева (1972), К.Нурбердыева (і978), А.П.Лаврова и др.(і97 ), Д.Гуртмурадова и др.(і982), а также в книгах: "Почвы Туркменской ССР и их использование" (l953), "Такыры Западной Туркмении и их сельскохозяйственное освоение" (і95б); "Почвы зоны орошения П и Ш очередей Каракумского канала" (l962).
Для.характеристики почвенного покрова Гяурской равнины нами в 1977 г-, на основных типах почв Гяурской равнины были заложены почвенные разрезы с последующим морфологическим описанием и отбором почвенных образцов по генетическим горизонтам.
Основными типами почв рассматриваемого района являются: светлые сероземы такыры» такыровидные и пустынно-песчаные почвы.
Сероземы светлые являются самым распространенным почвенным аридным подтипом сероземов, которые в ряду вертикальных почвенных зон занимают первую ступень. Сероземы светлые развиваются на лееОБИДНЫХ суглинках делювиально-пролювиального происхождения. В растительном покрове преобладают осоково-мятликовые группировки со значительной примесью полыни и солянок.
Сероземы светлые в основном занимают территорию, расположенную южнее трассы Каракумского канала на предгорных покатостях, конусах-выносах. Средний уклон местности - 0,006...0,01.
Почвообразовательный процесс светлых сероземов протекал в условиях недостаточного атмосферного увлажнения и глубокого залегания грунтовых вод, что позволяет отнести этот подгорный тип к автоморфным условиям почвообразования.
Главными морфологическими признаками сероземов светлых являются: слабая дифференциация профиля по генетическим горизонтам; слабое развитие гумусового профиля; хорошая формированность карбонатного профиля при карбонатности всей почвенной толщи; отсутст -вие элементов водопрочной макроструктуры и наличие устойчивой мик-роагрегатности.
Для характеристики строения профиля приводим описание целин-ного светлого серозема (разрез $ 4» к/з "Совет Туркменистаны"). Уклон 0,008, центральная часть конуса-выноса. Растительность осо-ково-мятликовая, не создающая оплошного покрытия. Ау 0-8 см - серый» сухой задернованный горизонт, плитчато-слоис тый» тяжелый суглинок» &2 8-20 см - светло-серый» сухой, мелкокомковатый» пронизанный
корешками растений, тяжелый суглинок; АВ 20-45 см - переходный» серо-палевый, чуть влажный плотный» непрочнокомковатый, пронизанный ходами землероев, внизу горизонта выделяются глазки карбонатов, тяжелый суглинок! Вк 45 П0 см - карбонатно-иллгавиальный» буровато-палевый» лесо-видный суглинок, влажноватый» ярко выделены пятна карбонатов. Приведем также описание новоорошаемого светлого серозема (разрез.16), заложенного на территории хлопкосеющего совхоза № 2. Уклон 0,01, центральная часть конуса-выноса.
Морфологические признаки эродируемых новоорошаемых сероземов
Одним из диагностических показателей эродированности появ является уменьшение или увеличение верхних генетических горизонтов.
Степень их смытости положена в основу классификации естественных эродированных почв. В "Общесоюзной инструкции по почвенным обследованиям и составлению крупномасштабных почвенных карт землепользования" (1973) для орошаемых сероземов дана оледующая классификация эродированности: а) олабосмытые почвы - омыто не более половины горизонта А; б) среднесмытые почвы - смыто более половины или полностью гумусовый горизонт А; в) сильносмытые почвы - смыт частично или полностью переход ный горизонт В.
В изданной в 1977 г. книге "Классификация и диагностика почв СССР" дано несколько отличное разделение орошаемых сероземов по степени эродированности при установившейся глубине вспашки не менее 25 ом и мощностью гумусового горизонта до 40 см: олабосмытые (смыто не более половины горизонта А); среднесмытые (смыт более чем на половину или полностью гумусовый горизонт А, распахивает-оя переходный горизонт В); сильносмытые (смыт частично или полностью переходный горизонт В, распахивается нижняя часть переходного горизонта В или верхняя часть горизонта С) и намытые (гумусовый горизонт более 60...70 ом при наличии внешних признаков намыва). При этом на поверхности слабосмытых сероземов встречаются промоины глубиной до 5 см. Обычно на таких почвах уклон поверхности - 0,5...2. В среднесмытых аналогах этих почв глубина промоин достигает до Ю см, а уклон поверхности - 2...5, а в сильноомы-тых соответственно более Ю см и 5. Следовательно, при такой классификации учитываются уклон поверхности, мощность гумусового горизонта и глубина промоин. Именно эти показатели являются определяющими факторами интенсивности эрозионных процессов.
В условиях Гяурской равнины светлые сероземы расположены на территории, имеющей уклоны местности 0,004.,.0,01, И как было уже отмечено в главе П данной работы этот тип почв слабо дифференцирован на генетические горизонты. Но все же их можно выделить по цвету, влажности, плотности сложения, механическому составу. Кроме того, светлые оероземы являются новоорошаемыми и поэтому в них только начали формироваться диагностические показатели эродируемо-оти.
Для учета величины изменения верхнего генетического горизонта под влиянием эрозионных процессов в светлых сероземах на опытных участках в каждой эродируемой зоне были заложены почвенные разрезы о последующим морфологическим описанием и изменением мощности гумусового горизонта.
Первоначальное описание разрезов (і97б г.) показало,что в омываемой зоне до глубины 60 см имеем три горизонта: АпаХр Ап9х2 И В. Мощность горизонта xj в среднем составляет 12,.,15 ом, В смываемо аккумулятивной зоне до глубины 60 см выделено четыре го . ризонта: АпаХр Апах2» пахЗ и # Мощность верхнего горизонта А ху колеблется от Ю до II см. В аккумулятивной зоне в пахот -ном слое отмечены четыре горизонта: АпаХр АпаХ2» By и Bg (на вариантах, о поливом постоянным расходом воды в борозду 0,5,,.0,6 и 0,9..,1,0 л/сек) и три горизонта (АпаХр Апах2 и В) « на вариант тах о поливом переменным расходом воды и по бороздам-щелям. Мощность горизонта AnflXj в ЭТОЙ зоне равняется 10,..12 см. Повторение исследования разрезов (l978 г.) показывают какие изменения произошли в мощности почвенных слоев. Так, на варианте, где полив производился расходом воды 0,9...1,0 л/сек, в зоне смыва наблю -дается уменьшение горизонта AngXj на 4 см, В омываемоеккумуля тивной и аккумулятивной зонах, наоборот, произошло увеличение мощности горизонта А хт соответственно на 2 и 5 см в результате отложения твердого стока (табл.4 2.і).
На вариантах с поливом постоянным расходом воды в борозду 0,5.,.0,6 л/сек,переменным и постоянным, но по бороздам-щелям, за трехлетний период наблюдений не.произошло существенных изменений в толщине горизонта АпаХх (табл.4.2.і). Зтому способствовали не только проводимые агротехнические мероприятия, способствующие выравниванию поверхности поля (боронование, чизелевание, малование), но и незначительная мощность смываемого слоя при этих способах полива.
Но тем не менее» при проведении полевого картирования эродируемых, светлых сероземов основное внимание необходимо уделять мощности горизонта AnflXj.
Морфологическое описание почвенных разрезов, заложенных в смываемой, ,смываемоеккумулятивной и аккумулятивной зонах показало, что почвы под влиянием ирригационного смыва, начинают приобретать морфологические признаки эродированности. Если в 1976 г. цвет горизонта Ад х в зоне смыва был серый, то в 1978 г. он имел » серый с полевым оттенком.
В зоне смывалаккумуляции « в горизонте Ад у легко выделялись песчаные частицы» поэтому цвет - серый с желтоватым оттенком. В аккумулятивной зоне горизонт АпаХу имел темно-серый цвет с более четко выраженным уплотненным подпахотным горизонтом.
Изменение агрохимических и химических свойств эродируемых новоорошаемых сероземов под влиянием эрозионных процессов
Отношение величины влажности почвы в конце борозд к величине влажности в начале борозд дает величину равномерности ув лажнения. При поливе постоянным расходом воды 0,5..,0,6 л/сек эта величина составляет 0,72, при поливе переменным расходом воды -0,80 и по бороздам-щелям - 0,84. Следовательно, наименьшая разность между влажностью,смываемой и_намываемой почвами получена при поливе по бороздам-щелям. Кроме того, этот способ полива в среднем по полю способствовал и большему накоплению влаги в почве (на 256#б м3/га) по сравнению с поливами по обычным бороздам.
Нами так же были определены на опытных участках предельная полевая влагоемкость, которая в среднем по участкам составила 20,2 максимальная-гигроскопичность - 7,22$ и коэффициент завяда-ния - 15$. Повторное определение этих величин показало, что они под влиянием, эрозионных процессов практически не изменились.
Изменение агрохимических и химических свойств эродируемых новоорошаемых сероземов под влиянием эрозионных процессов.
Известно, что эрозионные процессы оказывают влияние на плодородие почвы, изменяя их физико-химические и агрохимические свойства. На почвенную поверхность за счет смыва верхнего плодородного слоя постепенно выходят бедные питательными веществами нижележащие слои, а в местах отложения почвенной массы - наблюдается накопление питательных веществ По данным И.И.Кочубея,С.П.Сучкова (l967) эродируемые типичные сероземы Узбекистана имеют более низкий запас гумуса и питательных элементов. Так, оодержание гумуса у сильно-омытых почв составляет 0,68 а в слабосмытых - l9k%m В Киргизской ССР при изучении эродированных светло-бурых почв отмечено увеличение оодержание гумуса, азота, фосфора и калия в намытых почвах по сравнению со смытыми (йскаков,1974). Изучение ирригационной эрозии типичных сероземов Самаркандской области показало, что если на верхней части склона.0...30 см содержалось гумуса 0,83... 0,99$, то в намытой 1,08...1,70$. Такая же закономерность наблюдалась в отношении азота, фосфора и калия. В намытой почве их содержалось соответственно в 1,7; 2,1 и 2,1 раза выше, чем в смываемых частях (Яамдамов,їабахлджаев и др.,1975).
Уменьшение содержания питательных элементов с увеличением степени смытости отмечено также С.С.Майлибаевым, А Д.Тибет (1980), А.А.Садриддиновым.(1980), Х.М.Махсудовым (і959Д98і).
Орошаемые сероземы подгорной равнины Копетдага характеризуют ся низким.содержанием гумуса, азота и фосфора (Розанов,1951; Языкова, 1962; ДжумаевД97Н и другие). Повышение плодородия.этих почв достигается путем внесения органо«минеральных удобрений. Подбору оптимальных норм внесения минеральных удобрений для повышения плодородия почв в этой зоне посвящено ряд исследований. (Дюжев,197, 1977; Караханов,197 ь Реджепов,197б, Сеиткулиев, 1970,1979, Равша-нов и др.,1979, Тайлаков и др,1978,1979). Но в этих работах отсутствуют данные о характеристике эродируемых почв подгорной равнины Копетдага.
В наших опытах на сероземных почвах подгорной равнины Копетдага происходило изменение плодородия почв под влиянием эрозионных процессов. Ежегодно, начиная с 1975-1976 гг., внесение минеральных удобрений на опытных участках I и 2 способствовало увели чению запаоов питательных веществ в пахотном горизонте. На опытном участке 2 о уклоном 0,006 за трехлетний период содержание азота увеличилось на 22,4; подвижного фосфора на 205,2 и подвижного калия » на 72,0$ (табл.4.5.і). То же самое отмечается и на опытном участке № I с уклоном 0,008 (табл.4.5.2).
На опытном участке № I (уклон 0,008) в 1975 г. наблюдалось более резкое различие содержания гумуса между смываемой и намываемой почвами, достигающая величины 0,9%, Как и на участке с уклоном 0,006, в намываемой почве подвижного фосфора и калия в горизонте AnaXj содержится выше, чем в смываемой (табл.4.5.2).
В процессе трехлетнего орошения под влиянием эрозионных процессов в пахотном горизонте произошли изменения в содержании гумуса и питательных элементов.
На участке № 2 содержание гумуса увеличилось в горизонте A xj в почве смываемой зоны до 0,62$, в смываемо-аккумулятивной -до 0,64$, в аккумулятивной - 0,68$. В горизонте АпаХ2 содержание гумуса в почве смываемо-аккумулятивнОЙ И аккумулятивной зонах составило 0,65...0,68$. В этом же горизонте, но в смываемой почве содержалось всего лишь 0,48$ гумуса. Такое резкое снижение можно объяснить тем, что горизонт Адахт в ЭТОЙ зоне состоит из почвы, которая располагалась раньше на гребнях борозд и была затем смещена в водороины. Поэтому содержание гумуса в такой почве характерно для горизонта AnaXj до закладки опыта (табл.4.5.1). Снижение гумуса отмечено и в слое 14...35 см на участке № I (табл.4.5.2).
Под влиянием эрозионных процессов изменяется и содержание общего азота В горизонте А ху смываемой почве его количество достигает 0,071 ...0,082$, в то время как тот же почвенный горизонт в смываемо-аккумулятивной и аккумулятивной зонах - 0,064...0,068$, Подобное распределение общего азота в эродируемых почвах опытных участков несколько отличается от литературных данных, указывающих на снижение его запасов о увеличением степени смытости. -Х.Махсудо-вым (l95S) установлено, что в сильносмытых типичных сероземах содержание общего азота в горизонте А аХт составило 0,071$, а в среднесмытой - 0,079$, в намытой - 0,П2#.
По данным М.У.Умарова (і974) в гребнях борозд наблюдается более высокая численность микроорганизмов благодаря процессу сохранения -рыхлого состояния. С увеличением плотности почвы снижается и биологическая активность микрофлоры, что сказывается на содержание азота в форме нитратов. Наиболее резкое их уменьшение наблюдается при плотности почвы 1,6 г/см3 Поэтому неодинаковое содержание азота по длине участка связано о различным уплотнением и аэрацией корнеобитаемого слоя, а также активностью микробиологического процесса.
В новоорошаемых сероземах опытных участков наблюдаетоя повышение в содержании подвижного фосфора и подвижного калия. Это, видимо, связано с ежегодным внесением фосфорных и калийных удобрений. Однако эрозионный процесс оказывает влияние на содержание этих питательных элементов в пахотном горизонте. Как на опытном участке I (табл.4.5.і) так и на опытном участке № 2 (табл.4.5.2) в зоне намываемой почвы наблюдается наибольшее содержание подвижного фосфора и калия. При чем максимальное значение подвижного фосфора приходится на горизонт АпаХ2 - 42,0...45,0 мг/кг. А подвижного калия - на горизонт АпаХ : 352...444 мг/кг.
Характеристика выносимой почвенной массы при поливе
Взвешенная почвенная масса, отобранная в середине и конце поливных участков, в начальный момент формирования стока содержит мень-ше гумуса, чем через 24 часа (табл.5.3.2.2). Содержание гумуса в твердом стоке концевых частей борозд выше, на 0,1...0,2$, нежели в середине участка. Следовательно, содержание гумуса в твердом стоке непостоянно.
Зная величину твердого стока можно рсочитать потери гумуса и питательных элементов с орошаемых участков (табл.5.3.2.3). Расчеты показали, что потери элементов питания находятся в прямой зависимости от количества вынесенной почвы. Так, при увеличении количества ВЫНОСИМОЙ почвенной массы от 2,20 до 24,68 т/га потери гумуса с I га орошаемого поля возросли от 1,63 до 18,26 т/га (уклон 0,008). На участке с уклоном 0,006 увеличение количества твердого стока в 8 раз привело к увеличению выноса азота общего - в Ю раз, фосфора подвижного - в 5 раз и калия подвижного - в Ю раз (табл.5.3.2.3). Такая же Закономерность отмечена при изучении бороздковой эрозии в СЩ(Вел у CoidtA. Д980).
Минимальное количество выноса с Г га наблюдается при поливе постоянным расходом воды в.борозду 0,3 л/сек при уклоне 0,006 и 0,5 л/сек при уклоне 0,008. Они составили: гумуса - 1,19...1,63 т; азота общего - 0,105 т; фосфора подвижного - 0,03 кг и калия подвижного - 0,428 кг. Максимальное количество потерь наблюдается при поливе постоянным расходом воды 1,2 л/сек (уклон 0,008) и 0,9 л/сек -(уклон 0,006): гумуса - 58,6..»60,6 т; азота общего - около 5 т, фосфора подвижного - до 1,5 кг; калия подвижного - до 30 кг с I га (табл.5.3.2.3).
Значительный вынос гумуса и питательных элементов с оросительных полей в результате ирригационной эрозии получен и другими исследователями. По данным К.Мирзажанова, С.Майлибаеза iV97h) потерялось за год с I га ЮО кг усвояемого азота, 115 кг фосфора. 20 т/га гумуса, ЮО кг/га азота и 120 кг/га фосфора - таков ежегодный вынос с пахотных земель в Таджикской ССР по данным М.А.Барыкина (Г972). О.Т.Турешовым (і978) для светло-каштановых почв Казах. ССР рассчитаны следующие потери с I га в год:\ 280 кг, азота -18 кг, фосфора - 23 кг. По-видимому такое разнообразие данных объясняется тем, что величина выноса гумуса и элементов питания зависит от почвенного покрова, уклона местности, растительности и т.д.
Применение противоэрозионных способов полива, снижающих количество выносимого твердого стока, способствовало и уменьшению выноса гумуса и питательных элементов. Так, применение полива переменным расходом воды в борозду способствует уменьшению выноса гумуса в 2 раза по сравнению с поливом постоянным расходом воды 0,5 л/оек. Полив постоянным расходом воды 0,9 л/сек, но по бороздам-щелям, уменьшает потери гумуса в h, 5 раза по сравнению с поливом по обычным бороздам. Влияние этих способов полива на уменьшение выноса гумуса отмечено Н.ТДактаевым (1975).
Влияние ирригационной эрозии на урожайность хлопчатника.
Растения являются индикаторами изменений, происходящих в почве. В связи с тем, что эрозионные процессы почвы оказывают влияние на состояние характеризующихся наблюдаются различными питательными и водно воздушными режимами, то рост, развитие и урожайность, выращиваемых на таких почвах, будут отличаться друг от друга.
- 138 Данные, полученные К.АДаровой (l96l), И.Бердикуловым (і57б), С.Искаковым 1977), Д.С.%лгакозым (і97б), И.Зусиной (і97б), СУ. Керимхановым (l977), М.Н.Заславским (1979 и другими при исследовании влияния смыва различных почв на урожайность сельскохозяйственных культур, свидетельствуют о снижении урожайности по мере увеличения смытости.
В связи о тем, что к моменту окончания опытных работ на участке }Ь I плодовые деревья еще не плодоносили, изучение влияния ирригационной эрозии на рост, развитие и урожайность выращиваемой культуры было проведено на опытном участке № 2. В течение всего периода проведения опытных исследований ежегодно велись наблюдения за датами появления всходов хлопчатника, ростом, развитием и урожайностью в эродируемых почвах.
Анализируя полученные данные при поливе постоянным расходом воды в борозду видим, что всходы на смываемой почве появились на 2 дня раньше, чем на почве смываемо-аккумулятивной зоны и на 3 дня раньше, чем на намываемой. Следовательно, в зоне смыва почвенной поверхности создались более благоприятные условия для появления всходов семян хлопчатника (табл.5.4.1).
В наступлении даты фазы бутонизации оставалась та же закономерность, что и при появлении всходов. Однако полная бутонизация произошла в зоне смыза-аккумуляции на I день раньше, чем в зоне смываемой почвы.
Похожие диссертации на Ирригационная эрозия новоорошаемых сероземов подгорной равнины Копетдага (на примере Гяурской равнины)
