Содержание к диссертации
Введение
1. Изученность вопроса о влиянии на почвы орошения дренажными водами 6
2. Методика и объекты исследований 21
3. Почвенно-мелиоративные условия Голодной степи . 25
4. Влияние длительного орошения дренажными водами на луговые почвы и хлопчатник 43
4.1. Характеристика почв и поливных вод опытного участка 43
4.2. Изменение химических и физико-химических свойств луговых почв при длительном орошении дренажной водой 52
4.3. Изменения физических свойств луговой почвы при поливах дренажной водой 67
4.4. Влияние длительного орошения дренажными вода ми на хлопчатник 75
5. Изменение свойств луговых почв в зависимости от давности орошения их дренажными водами 84
5.1. Характеристика почв и полиеных вод опытного участка 85
5.2. Изменение химических и физико-химических свойств луговых почв В связи с давностью орошения дренажными водами 94
5.3. Влияние длительного орошения минерализованными водами на физические свойства луговых почв... 109
5.4. Влияние различной продолжительности орошения минерализованными водами на хлопчатник 117
Выводы и рекомендации производству 123
Список использованной литературы 127
- Изученность вопроса о влиянии на почвы орошения дренажными водами
- Почвенно-мелиоративные условия Голодной степи
- Изменение химических и физико-химических свойств луговых почв при длительном орошении дренажной водой
- Изменение химических и физико-химических свойств луговых почв В связи с давностью орошения дренажными водами
Изученность вопроса о влиянии на почвы орошения дренажными водами
Б связи с увеличением численности населения мира, бурным развитием промышленности и расширением орошаемых площадей в сельском хозяйстве растет потребление пресной воды, недостаток которой все острее ощущается с каждым годом, особенно в аридной зоне. В связи с этим дополнительным источником орошения стали минерализо -ванные воды. Ими издавна орошаются земли в Северной Африке и на Аравийском полуострове. Много примеров успешного использования соленых вод в Италии, Испании, США, Индии и в Советском Союзе, однако, наряду с положительными результатами существуют случаи сниже -ния продуктивности почв, орошаемых минерализованными водами вследствие развития засоления и солонцеватости /Ковда, 1968/. Поэтому проблема использования этих вод не решена.
Это побудило отдел естественных наук ЮНЕСКО при сотрудничестве ученых многих стран начать длительное изучение возможности орошения солеными водами почв в типичных условиях Северной Африки /Нестерова, 1972/. Работы ведут в двух направлениях. Первое из них - снижение стоимости опреснения соленых подземных и морских вод, и второе - возможность использования этих вод для орошения ценных культур на незасоленных и естественно засоленных почвах разного механического состава. Длительный опыт орошения водами с минерализацией 5-7 г/л в условиях естественного дренажа существует в странах Северной Африки. В Южном Тунисе и Ираке земли столетиями оро -тают водой в 5 г/л солей, а на полив огородов часто используются воды, содержащие до 2 г/л хлористого натрия /Новиков,1942; Лего -стаев,1961/.
С 1958 года исследования в Тунисе расширены и ведутся на опытной станции. Ж.Обер на основании семилетних опытов показал, что в условиях хорошего естественного или искусственного дренажа возможно в течение длительного времени использовать воды с минерализацией в 2-6 г/л и получать хорошие урожаи зерновых и овощей /ц:ат. по Т.П.Глуховой, 1977,с.6/.
Десятилетнее изучение процесса засоления в условиях орошения минерализованными водами в Тунисе позволило сделать вывод, что на песчаных известковых незасоленных почвах можю использовать для полива воду с содержанием солей 4,5-5 г/л, а иногда и больше. На тя-желых почвах допустимо орошение водой с 2,4 г/л летом и 2,1 - зимой /Нестерова, 1972/а/.
В Алжире минерализованные воды с концентрацией солей в 3-7 г/л используют для освоения почв Сахары. Учитывая экстрааридность климата и сопутствующее ему засоление и осолонцовывание почв, П.Оимоно и Ж.Обер /1964/ пришли к выводу, что в этих условиях минерализованные воды для орошения нужно применять осторожно и только в крайних случаях.
В Израиле на прибрежной равнине Средиземного моря сахарную свеклу, ячмень, агаву и другие культуры поливали водой, содержащей 2-6 г/л солей и даже 10 г/л. Все растения, произрастающие на пес-чано-гравийных холмах, чувствовали себя хорошо. За период 1962-1968гг. здесь широко применяется капельный метод орошения и разработаны теоретические основы полива морской водой /Бойко, 196; Запарий, 1968/.
В настоящее время во многих странах функционируют опытные станции по орошению различных сельскохозяйственных культур морской водой такие, как Бхавангара /Индия/, Оримон /Испания/, Бари /Италия/, Харинге и Уто /Швеция/, Спикерог /SPIV. Минерализация использованных вод составляет в Средиземном море - 9 г/л, Бискайском заливе - 31-37 г/л, Балтийском море - 6 г/л и Северном море - 20-27 -г/л /Нестерова, 1972; Рабочев и др.,1973/.
На основании трехлетних опытов У.Бойко установил, что растения даже с небольшой солеустойчивостыо могут расти на песчаных дюнах, орошаемых морской водой с содержанием хлоридов, превышающим в 20 раз обычные нормы. При этом в корнеобитаемом слое соли не накапливаются в силу хорошей растворимости хлоридов натрия и магния, содержащихся в морской воде, и хорошей водопроницаемости песка.
Использование морской воды на орошение позволяет только в Индии орошать 8,6 млн.га песчаных дюн и получать с них 2-2,5 млн. тонн зерна. В Испании за счет поливов водой Бискайского зализа снимают хорошие урожаи зерновых и овощных культур, ирошение морскими водами практикуют в Швеции, Нидерландах, ГРГ, Польше преимущественно на посевах овощей и кормовых растений /Нестерова, 1973/. Как видно, за рубежом минерализованные воды рассматриваются и широко применяются как дополнительный источник оросительной воды.
Влияние минерализованных вод на почвы и сельхозкультуры внимательно изучалось з США, и на основании результатов этого изучения была разработана классификация соленых вод, принятая и широко используемая сейчас во всем мире /Ковда, 1968/. Согласно этой классификации все минерализованные воды делятся по степени солености на 6 классов и выделяются их категории
Почвенно-мелиоративные условия Голодной степи
Голодная степь представляет собой межгорную впадину открытого типа с уклоном поверхности в северо-западном направлении, сложную в геоморфологическом отношении. Она развивалась и развива ется как одно геологическое целое. В течение значительной части третичного и всего четвертрзчного периодов это была область аккумуляции слоистого обломочного материала, который поступал во впадину с постоянными и временными потоками, стекающими со склонов окружающих гор. Поэтому территория Голодной степи сложена мощными четвертичными отложениями, ини относятся, преимущественно, к голодностеп-скому циклу /Скворцов, 1957; Гафуров, 1961; Ходжибаев, 1970/. Лишь вдоль реки Сырдарьи развиты более молодые отложения Сырдарьинского цикла. Мощность четвертичных отложений местами доходит до 400 м /Крылов, 1958/. Значительная часть Голодной степи связана с отложениями реки Сырдарьи, сформировавшей при выходе из Ферганской горловины мощный конус выноса, па него наложились конусы мелких речных водостоков, стекающих с Туркестанского хребта, наиболее крупные конусы выносов сформированы реками Санзар и Зааминсу.
Между ними расположены межконусные понижения. Вся территория сложена делювиальными и аллюви-ально.- пролювиальными отложениями. Лессы и лессовидные породы слагают средние части конусов и их периферии. Центральная часть Голод-Ной степи выполнена аллювиально-пролювиэльньши осадками /Решеткина, i960; Рафиков, 1976/. В северо-восточной и восточной частях региона в пределах аллювиальной равнины реки Сырдарья образовала несколько террас: пойменную и три надпойменных. В юго-восточной части Голодная степь обрывается к пойме р.Сырдарьи высоким обрывом /Панков,1949,1956, 1974/. Пойма сложена суглинками, подстилаемыми на небольшой глубине речными песками. Луговые террасы имеют более мощный суглинистый чехол, часто облессованный, подстилаемый с 20-30 м песками с про слоями гравия, галечника, суглинков и глин /Решеткина,I960/. Мощ Ность песчано-галечниковых отложений значительна в восточной и северо-восточной частях Голодной степи и заметно уменьшается к северо-западу /Антонова, I960/. в центральной части региона их практически нет. механический состав почвогрунтов представлен здесь суглинками, которые подстилаются средне- и тяжелосуглинистнми отложенишли. Южнее вдоль ЮГК средние суглинки сменяются легкими на суглинистых и легкосуглинистых отложениях. Западная граница Голодной степи проходит по лрнасайскому понижению, являющемуся приемником дренажно-сбросных вод новой зоны. механический Там ощущается влияние Кызыл-Кумов, в результате чего "состав почвогрунтов представлен супесями и песками /Рафиков, 1976/. Равнинный рельеф Голодной степи нарушается рядом крупных депрессий /Панков,1956,1962,1974; Гафуров,1964; Кац, 1976/. У тыловой части второй террасы тянется широкая Шурузякская впадина, в средней части которой проходит Шурузякский водосбор. Юго-западней Шурузякской депрессии находится бессточная Сар-добинская низина, которая на ьэге, через плосковолнистый водораздел переходит в Дкетысайское понижение.
Эти депрессии однотипны: они сложены пролювиально-аллювиальными отложениями, среди которых преобладают средние и тяжелые суглинки, переслаивающиеся слоистыми налосами на глубине с прослоями песка и супеси /Панков, 1974/. Центральный Голодностепский коллектор /ЦГК/, пересекающий Голоднуто степь с востока на запад, делит ее на две зоны, связанные с развитием орошения /Решеткина, 1964/: 1 - старая зона, расположенная севернее ЦГК; 2 - новая зона, занимающая территорию к югу от ЦГК до Южного Голодностепского канала /ЮГК/. Старая зона Голодной- степи включает в себя первую /озерную или пойменную/ террасу р.Сырдарьи, вторую и часть третьей аллюви алышх террас и три депрессии - Піурузякскую, Сардобинскуіо и частично Джетысайскую, из которых первая - самая крупная. Новая зона объединяет почти половину Джетысайского понижения /южнее ЦГК/, юго-западную часть Сардобинского, сазово-солон-чаїговую равнину правого берега ЮГК и восточную часть Центральной Голодностепской равнины.
Изменение химических и физико-химических свойств луговых почв при длительном орошении дренажной водой
Орошение почв оказывает существенное влияние на почвенные, гроцессы, изменяет характер почвообразования и способствует образованию специфических культурно-поливных почв /Орлов, 1937;.Попот i;a,I97I; Горбунов и др.,1972; Почвы Узбекистана, 1975/. Важнейшим показателем принадлежности почвы к тому или иному типу является общее содержание перегноя и распределение его по профилю /Роде, 1952; Ковда, 1973; Панков, 1974/. Как известно, каждый тип почв характеризуется определенным качественным составом гумуса /Кононова, 1963/.
Почва, орошаемая дренажной водой, содержала больше гумуса и азота, чем почва, поливавшаяся оросительной водой /табл.4.2.1/, Причиной различного содержания гумуса может быть неодинаковая: продуктивность почв. На контроле получали более высокие урожаи, что приводило к большим выносам элементов питания. В случае орошения дренажной водой в почве содержится больше гумуса, а гумусо-:зый профиль более растянут. Кроме того, в условиях повышенного зесоления, свойственного почвам, поливавшимся дренажной водой, имеет место консервация органического вещества.
Для гумуса почв обоих вариантов опыта характерно преобладание фульвокислот над гуминовыми в 4-5 раз, что присуще органичес кому веществу этих почв в Средней Азии. Соотношение гуминовых кислот к фульвокислотам колеблется в пределах 0,24-0,56 /Глухова, Махмудова,1981/. Специфической особенностью для условий орошения минерализованными водами вышеназванные авторы отмечают уменьшение количества гуминовых кислот и увеличение содержания фульвокислот, и их перемещение по профилю при орошении дренажными водами.
Обогащенность гумусом в почве дренажного участка предопределила, и повышенное содержание валового азота /табл.4.2.1/. Участок, орошаемый дренажной водой, более богат усвояемым, калием, чем контрольный, и относится к высокообеспеченным./табл. 4.2.1/. Здесь поступление калия в почву,идет не только за счет,. удобрений, но и с поливной водой. В водах Щурузяка концентрация, єтого элемента, по нашим данным, колеблется в пределах 8-12 мг/л, а в оросительной воде - 6-8 мг/л,/Королева,1980/. Учитывая, что, Е I м3 поливной воды в среднем содержится 10 г калия /дренажная вода/ и 7г /вода из канала/, а оросительные нормы были,соответстт, ЕЄННО 5160м3 и 4988 м , привнос калия.с поливной водой составил, 51,6 кг/га на опытном участке и 34,9 кг/га калия на контроле., Поэтому при равных нормах вносимых калийных удобрений в почве -обоих опытных участков,в метровой толще содержится разное,коли,-, чество этого питательного элемента.
По . содержанию фосфора почвы опытного участка относятся к, низкообеспеченным, несмотря на ежегодное внесение минеральных, удобрений /табл.4.2.1/. Такое положение обусловлено сильным поглот, шением фосфора в условиях засоления /Сабитова,1978/. На варианте, с орошением дренажной водой оно идет сильнее. В пахотном горизонт, те содержание фосфатов нивелируется влиянием удобрений, а в под-, пахотном различия выступают рельефно..Ниже последнего фосфор удобрений проникает слабо..
Как отмечалось выше,почвы опытных участков высококарбонатны /табл.4.1.1/. На контроле содержание карбонатов выше, чем при.орот, шении дренажной водой. Во втором метре карбонатность грунтов, уве-г. личивается за счет выпадения углесолей из грунтовых вод. Дренаж-, ная вода, отличающаяся от оросительной повышенным содержанием, карбонатов, вымывает больше С0г , чем вода из КМК. Поэтоу в метро-. вом слое почвы при орошении из Шурузяка содержится 5,35 % COg, против 5,70 % его на контроле.
Изменение химических и физико-химических свойств луговых почв В связи с давностью орошения дренажными водами
Наиболее подвижными соединениями в почве являются легко -растворимые соли. Они в первую очередь отражают изменения в поч-вогрунтах при орошении их минерализованными водами. Длительное использование таких вод на поливы сельскохозяйственных культур ведет к соленакоплению за счет компонентов поливной воды. При этом максимум солей перемещается в верхний метровый слой и мигрирует по профилю /Крюгер и Сабитова,1968; Ибрагимов,1973/. Бессменное орошение длительное время минерализованными водами приводит к тому, что в почвах уменьшаются запасы гумуса /Беседин и Юлда -шев,І978/. В то же время из верхних слоев почвогрунта постепенно, вымывается гипс /Баскаченко,1975; Юлдашев,1978/. Однако, этих данных недостаточно для того, чтобы составить всестороннее представление об изменениях, происходящих в почвах, орошаемых минерализованными водами.
Почвы обоих опытных участков, поливаемых из коллектора Кен дык 10 и 20 лет, содержали в верхнем полуметровом слое более I % гумуса /табл.5.2.1/. В пахотном и подпахотном горизонтах этих почв количество органического вещества отличается незначительно, а в нижележащем слое резко снижается более, чем в 2 раза. Такое распределение гумуса по профилю характерно для луговых почв. Со.-, держание его в почве опытных участков относительно большое, что является следствием гидроморфного происхождения этих почв и их удовлетворительного мелиоративного состояния.
В почве Кендыкского участка в корнеобитаемом слое после 10 лет орошения минерализованной водой содержалось в среднем 1,23 % гумуса, а через 20 лет количество его снизилось до 1,05$, что подтверждает суждения о вымываемости гумуса с давностью оро-. шения /Розанов,1948а; Попова,1971/. Однако, следует признать, что не только подвижность гумуса является причиной уменьшения гумус-ности почв. Она может быть также следствием минерализации гумуса, и использование его микрофлорой и возделываемыми культурами.
Качественный состав органического вещества на опытном участке отличался увеличением с давностью орошения дренажной водой доли гидролизуемого гумуса. Она повысилась с 37 % после 10 лет полива до 44 % - после 20 лет, в основном, за счет увеличения количества свободных фульвокислот. Сумма фульвокислот после IО-лет-него орошения минерализованной водой составила 25-27 % от общего углерода, а после 20 лет - 26-37 % /Глухова и Махмудова,1981/. Особенно заметное увеличение отмечено в пахотном горизонте.
С давностью орошения в почве идет снижение содержания валового азота. Можно предположить, что часть его минерализовалась и. была использована растениями. Большая подвижность минеральных форм азота приводит к накоплению их в грунтовых водах. На участке 20-летнего орошения в них было обнаружено 25 мг/л ДО , а в водах на участке Ю-летнего - 12,8 мг/л.
По содержанию усвояемых форм фосфора почвы кендыкского участка относятся к недостаточно обеспеченным /табл.5,2.1/. Особенно; низко содержание его на варианте, где орошение вели 20 лет, что мы связы ваем с сильным поглощением этого элемента при поливах мшерализованными водами на фоне более высокого засоления и гипсо-носности /Сабитова, 1978/. Кроме того, значительное влияние на, уменьшение количества фосфора оказал больший вынос его растениями. Так, урожай на поле 20-летнего орошения составил 31 ц/га, против. 2) ц/га на варианте с 10-летним.
По содержанию калия участок, поливавшийся из Кендыка, мож-; но отнести к высокообеспеченньм /табл.5.2.1/. Обеспеченность почв, этим элементом зависит от опресненности почвогрунта и длительности орошения его минерализованной водой. После 20-летнего использования дренажной воды в почве калия было больше, чем после Ю-летнего, что связано с дополнительным внесением его при поливах дренажной водой, содержащей повышенные количества калия.
Для всего опытного участка характерна высокая карбонатность /табл.5.1.1/. Распределение карбонатов по почвенному профилю аналогично почве Шурузякского участка. Использование минерализован,-, ных вод на орошение приводит к уменьшению их количества в почве... Длительное.применение этих вод способствует большему снижению содержания карбонатов по всему профилю, о чем свидетельствуют следующие данные: на участке 10-летнего орошения дренажной водой в среднем в 1-метровом слое было 7,6 % СОр, а после 20 лет - 6,6 % СОо . Гипс, по сравнению с карбонатами, более подвижен. При поливах слабоминерализованной кендыкской водой он был значительно вымыт из верхнего 40-сантиметрового слоя. В пахотном горизонте наблюдается накопление гипса за счет выпадения из поливной воды. Повышенные количества его отмечены на глубине 40-60 см /табл. 5.I.I/. Отложения их обусловлены выпадением гипса в верхней части капиллярной каймы. Почва, поливавшаяся 10 лет дренажной водой, была лучше промыта и содержала по всему профилю меньше гипса по сравнению с почвой 20-летнего орошения.
Таким образом, поливы промывного типа ведут к вымыванию гипса. Использование на орошение минерализованных вод способствует пополнению запасов этого соединения в почве.
Орошение минерализованными водами оказывает существенное влияние на миграцию и аккумуляцию легкорастворимых солей в почве и грунтовых водах /Легостаев,1961; Ибрагимов,1973; Глухова,1977;, Юсупов,1978;,Боровский,1982/. Засоление почвы, поливавшейся 10 лет дренажной водой было стабильным и не выходило за рамки слабого /табл.5.2.2 и 5.2.3/. Оно оставалось слабым в течение вегетационного периода /табл.5.2.3 и 5.2.4/. Здесь сказалась и большая интенсивность промывного режима .
Засоление почвы сульфатное с высокой долей воднораствори мого магния, что обусловлено химическим составом дренажной воды. Под влиянием промывного режима орошения сульфат кальция интенсивно вымывается, в результате чего верхний 45-сантиметровый слой был почти отмыт от гипса. К осени в почве количество его несколы ко увеличивается.