Содержание к диссертации
Введение
Влияние орошения на свойства почв объекты и методы исследований
Факторы почвообразования
Климат
Растительность
Рельеф
Почвообразующие породы
Почвенный покров
Почвы и их свойства
Методы исследований
Агроэкологическое состояние орошаемых почв южной лесостепи
Водные ресурсы
Оценка ирригационных свойств вод
Гидрогеолого-мелиоративное состояние орошаемых
земель Южной лесостепи
Влияние длительности орошения на свойства почв
Морфологические свойства почв
Гранулометрический и микроагрегатный состав
Сруктурно-агрегатный состав
Водно-физические свойства
Физико-химические свойства почв
Содержание гумуса и питательных элементов
Солевой режим
Влияние различных поливных норм на свойства почв и урожайность лука
Метеорологические условия
Характеристика опытного участка
Водный режим
Агрофизические свойства
Агрохимические свойства
Урожайность
Экономическая эффективность
Орошения в южной лесостепи
Выводы
Предложения производству
Литература
- Растительность
- Гидрогеолого-мелиоративное состояние орошаемых
- Водно-физические свойства
- Характеристика опытного участка
Введение к работе
ВЛИЯНИЕ ОРОШЕНИЯ НА СВОЙСТВА ПОЧВ
Растительность
Разрушение структуры при орошении приводит к уплотнению почвы. Наиболее динамичной является плотность сложения. Так, по данным И.М. Белкова (1989) в черноземах оподзоленных и выщелоченных Куйбышевской области плотность в верхнем (0-5 см) слое увеличивается (на 0,1-0,2 г/см ) после каждого полива. На староорошаемых участках резкое увеличение плотности на 0,2-0,4 г/см наблюдается на глубине 50-80 см в результате перераспределения илистой фракции.
Плотность твердой фазы наиболее стабильна - наблюдается лишь некоторое увеличение (на 0,09-0,06 г/см ) ее в гумусовом горизонте (снижение гумуса и вынос илистой фракции) и несколько большее в горизонте ирригационного иллювия (на 0,06-0,1 г/см3).
На черноземах обыкновенных Кубани под влиянием 4-летнего орошения плотность почвы увеличивалась в слое 0-10 см на 0,06 г/см3 и на глубине 50 см достигла 1,40 г/см . Эта тенденция также выражена на длительно орошаемом участке (14 лет). Уплотнение происходит в основном в первые годы орошения, и далее этот процесс не нарастает, а постепенно стабилизируется (Пинчук, 1989).
В черноземах обыкновенных степного Зауралья РБ длительное орошение (14-15 лет) привело к уплотнению не только пахотных, но и подпахотных горизонтов. При этом максимальная ее величина на глубине 60-70 см достигла 1,51 г/см3 (Суюндуков; 1995, 2001).
Установлено, чем длительнее срок орошения, тем больше уплотнен пахотный горизонт, и тем глубже проявляется это уплотнение в почвенном профиле (Кукоба, Балюк, 1983; Позняк, Турус, 1975 и др). Так, на черноземах южных Правобережной Украины (Позняк, Турус, 1975) на Нижне-Днестровской оросительной системе, где орошение ведется 4 года, достоверная разница в величине плотности сложения между неорошаемыми и орошаемыми почвами наблюдается до глубины 30-40 см. При 8-летнем орошении достоверная величина уплотнения профиля прослеживается до глубины 60 см, а 17-летнее орошение привело к уплотнению почвы до глубины 80 см.
Для почв однородного гранулометрического состава пористость является функцией от их плотности. Поэтому вместе с увеличением плотности при орошении закономерно и соответственно уменьшается пористость почвы. Так, в черноземах обыкновенных увеличение плотности при орошении привело к снижению пористости: 1 верхних горизонтах на 2,0-2,2 %, в нижних - на 4-5 %. Наибольшее снижение пористости происходит на глубине 40-70 см, что согласуется с результатами гранулометрического состава почвы, свидетельствующими о максимальном содержании илистых частиц на той же глубине (Суюндуков, 1995).
Различия в пористости неорошаемых и орошаемых почв наиболее выражены в гор. А; с глубиной они становятся менее существенными. Так, в пахотном (0-20 см) слое южных черноземов величина пористости уменьшилась на 4,3-4,6%, а в слое 60-70 см на 1,0-1,4% (Позняк, Турус, 1975).
Водопроницаемость почвы, т.е. ее способность впитывать и фильтровать воду, является важной величиной для расчета норм полива, расхода воды и других показателей орошаемого земледелия.
Авторы многих работ отмечают существенное снижение водопроницаемости почв вследствие уплотнения верхних горизонтов при орошении (Пинчук, 1989; Бондарев, Кузнецова, 1973; Бурлакова, Татаринцев, 1989; Сектименко, 1987; Фаизиев, Юлдашев, 1987; Бондарев, 1982; Суюндуков, 1995, 2001 и др.). Так, по данным Я.Т. Суюндукова (1995, 2001) в черноземах обыкновенных водопроницаемость за первый час наблюдений уменьшилась: под люцерной на 3,9 мм/мин, под пропашными культурами -на 5,0 мм/мин. При этом постоянная скорость впитывания устанавливалась на 5-6-й час наблюдений. На неорошаемом участке с люцерной она составляла 2,66 мм/мин, а на орошаемом - 2,04 мм/мин, т.е. по шкале Качинского - наилучшая. Под пропашными культурами при орошении произошло сильное снижение водопроницаемости. Здесь установившаяся скорость фильтрации на неорошаемой почве составляла 1,53 мм/мин (хорошая), а на орошаемой - 0,68 мм/мин (удовлетворительная). При этом количество просочившейся воды при орошении в среднем за 6 часов уменьшилось: под люцерной на 540 мм/мин, под пропашными культурами на 612 мм/мин. Это связано с ухудшением структурно-агрегатного состава, уплотнением и снижением пористости почвы.
В черноземах обыкновенных Кубани (Пинчук, 1989) в первые 30 мин впитывание на участке 4-летнего орошения идет почти так (26,6 мм/мин), как на неорошаемом участке (30 мм/мин). Через полчаса результаты также сравнимы 4,1 и 4,8 мм/мин. Затем фильтрация довольно резко замедляется и через 2 часа практически прекращается (скорость ее снижается с 1,7 до 0,7 мм/мин). На длительно орошаемой почве (14 лет) скорость фильтрации от 17,8 мм/мин (в начале) через 20 мин снижается до 2,6 мм/мин, что в богарных условиях отмечается только через 2 ч. 30 мин., и далее снижается до 0,3 мм/мин.
Гидрофизические свойства. Исследования многих авторов показывают (Пинчук, 1989; Бурлакова, Татаринцев, 1989; Суюндуков и др., 1990; Суюндуков, 1995, 2001 и др.), что под воздействием орошения наряду с уплотнением и снижением пористости происходит и изменение гидрофизических параметров черноземов. В частности, происходит некоторое увеличение максимальной гигроскопической влажности и влажности завядания растений. Причем в переходных горизонтах максимальная гигроскопичность и влажность завядания растений увеличивается больше, чем в пахотном (Суюндуков и др., 1990).
Гидрогеолого-мелиоративное состояние орошаемых
По климатическому районированию Российской Федерации (тогда СССР) по Б.П. Алисову (1969) равнинная территория Башкортостана з Предуральской части оказывается в атлантико-континентальной области умеренного пояса. Однако этот пояс в пределах республики по сумме
температур более 10С распадается на две зоны: лесостепи (1600-2600С) и степи (2600-3200С), то есть они соответствуют бореальному и суббореальному климатическим поясам. По И.П. Кадильникову и С.Н. Тайчинову (1973) также выделены две климатические зоны: умеренно холодного полувлажного климата и умеренно теплого полузасушливого и засушливого климата.
Южная лесостепная зона характеризуется достаточным, но неустойчивым увлажнением. Среднегодовое количество осадков в Приикском округе округе составляет 426 мм, в Левобережном прибельском - 447 мм и в Правобережном предгорном - 517 мм; сумма активных температур соответственно колеблется от 2000 до 2200, от 2183 до 2223 и от 2100 до 2200. Наименьшая продолжительность безморозного периода (110 дней) отмечается в Приикском и наибольшая (от 130 дней) в Левобережном прибельском округе. Правобережный предгорный округ по продолжительности безморозного периода занимает среднее положение (120 дней). Среднегодовая температура воздуха колеблется от 2,3 до 2,5 С (Агроклиматические ..., 1976).
Первые морозы наступают в первой половине октября, хотя образование устойчивого снежного покрова происходит лишь в первой половине ноября. Высота снежного покрова 0,3-0,6 м. Разрушение снежного покрова наступает в апреле.
Средняя сумма осадков за год уменьшается с севера на юг. Около 55-67% осадков приходится на теплую половину года. ГТК изменяется по территории от 0,8 на юго-востоке до 1,3 на севере,
Запасы почвенной влаги пополняются преимущественно атмосферными осадками. Удерживаются и распределяются они в зависимости от физических свойств почвы и расходуются в основном путем транспирации и испарения с поверхности почвы.
Растительность здесь типичная для лесостепной зоны. Распространены островные леса, приуроченные большей частью к повышенным элементам рельефа. Они занимают до 20% площади и состоят из дуба, березы и осины. Встречаются также клен, ильм, липа и др. породы. В недалеком прошлом лесная растительность занимала в Прибельской левобережной лесостепи значительные площади. В настоящее время площадь лесов сильно сократилась. Облесенность территории пестрая - от 1 до 57 %. Леса представлены отдельными колками, приуроченными к предгорьям, наиболее повышенным участкам водоразделов и северной части Белебеевской возвышенности. Пониженные равнины Прибелья облесены на 5-10%. Практически безлесными являются территории бассейна реки Уязы, к востоку от Стерлибашевско-Федоровской возвышенности, к югу и к северу от осевой полосы Общего Сырта. В указанных местах количество лесов ниже 1%. Степные пространства в значительной степени распаханы или используются под выгоны и сенокосы. Естественный травостой сохранился лишь местами по крутым склонам и у опушек лесов.
Левобережное Прибелье представляет обширные низменные террасовые и пологоувалистые равнины. Широколиственные леса, луговые степи и луга охватывают современную долину реки Белой в нижнем и среднем течении. К ним относится и прилегающая левобережная равнина, рельеф которой характеризуется как увалисто-волнистыи, степень расчленности 0,5-1,0 км/км . Глубина местных базисов эрозии 25-125 м. Именно здесь сосредоточены самые потенциально богатые черноземы республики. В геологическом строении территории принимали участие осадочные породы пермской, третичной и четвертичной систем.
Белебевская возвышенность поднялась в послемиоценовое время на 300-350 м и испытывает в настоящее время поднятие со скоростью 4-5 мм в год (Вахрушев, 1960). Поэтому и почвы здесь отличаются от аналогичных почв террасовых долин реки Белой укороченностью всего профиля, недоразвитостью. Основные коренные породы представлены известняками уфимского и казанского ярусов пермской системы.
В Приикском округе рельеф увалистый, глубоко расчлененный. Степень расчлененности 0,75-2,0 км/км . Глубина местных базисов эрозии 50-150 м.
К Белебевской возвышенности и Общему Сырту на западе, надпойменным террасам реки Белой на востоке примыкает Чермасано -Ашкадарская пологоувалистая равнина. Правобережний предгорный округ сформировался в кайнозойскую эру за счет дифференцированных движений, которые привели к возникновению пологоувалистых поверхностей с абсолютными отметками 200-300 м. Степень расчлененности 0,75-2,5 км/км . Глубина местных базисов эрозии 50-150 м. Коренные породы представляют пласты песчаников, алевролитов, глин, мергелей и известняков.
Основная водная магистраль в этой зоне - р. Белая. С правой стороны в пределах зоны в Белую впадают реки Селеук и Зиган; с левой стороны - Уршак, Дема, Кармасан, Чермасан, База, Сюнь и другие мелкие притоки. На западной границе зоны протекает р. Ик с правыми притоками.
В долинах большинства рек выделяется водоносный горизонт аллювиальных четвертичных отложений, залегающих в основаниях террас. Ширина его изменяется от 0,1-1 км - в долинах малых рек, до 3-10 км -средних и больших (Белая в среднем течении, Ик, Зиган, Уршак, Дема). Мощность водоносных песчано-гравийно-галечниковых отложений колеблется от 1-3 до 10-20 м (Абдрахманов, Попов, 1985). Минерализация вод, в основном гидрокарбонатных, изменяется от 0,7 до 3,7 мг/л.
Водно-физические свойства
Существующие способы ирригационной характеристики вод основываются на критических нормах допустимого содержания в воде растворенных солей, вызывающих засоление почвы и оказывающих отрицательное влияние на растения. Пригодность воды для орошения зависит от многих факторов: минерализации и химического состава ее, водопроницаемости почв и подстилающих пород, глубины залегания и минерализации подземных вод, климата, солеустойчивости культур, существующей агротехники и пр.
По А.Н. Костякову (1951), содержание солей в оросительной воде не должно превышать 1-1,5 г/л. А при хорошей агротехнике и орошении небольшими поливными и оросительными нормами на хорошо проницаемых почвах с глубоким залеганием водоупора и достаточным количеством осадков для естественной промывки можно использовать воду с минерализацией до 5-6 г/л.
Установлено, что наиболее вредными являются соли натрия и предельно допустимое содержание их в поливной воде для хорошо водопроницаемых почв составляет (г/л): №2СОз - 1, NaCl - 2, Na2S04 - 5, а для суммы солей эти пределы меньше. Степень вредности указанных солей характеризуется соответственно следующим отношением весовых величин: 1: 3 : 10 (Посохов, 1975). М.П. Толстой и В.А. Малыгин (1976) считают, что содержание Na2C03 в количестве 300 мг/л уже вредно для растений. Если в солевом составе поливной воды много гипса, то такая вода считается безвредной, а если преобладает сода, тогда она является непригодной для орошения или необходимо внесение гипса для превращения соды в менее вредный сульфат натрия. По степени вредного воздействия на растения легкорастворимые соли располагаются в следующем порядке (Аринушкина, 1970): Na2C03 NaHC03 NaCl СаС12 Na2S04 MgCl2 MgS04.
В настоящее время существует ряд расчетных методов по определению пригодности воды для орошения (Приклонский, 1935; Можейко, Воротник, 1958; Антипов - Каратаев, Кадер, 1959, 1961; Буданов, 1965; Циприс, Ежова, 1973; Богомолов и др., 1979 и др.)
Ирригационный коэффициент X. Стеблера (К) представляет собой столб воды в дюймах, при испарении оставляющий количество щелочей (около 300 кг соды на га), вызывающее повреждение почвы до глубины 1,2 м для большинства растений (Приклонский, 1935). По величине этого коэффициента качество оросительных вод подразделяется на: хорошее (К больше 18), удовлетворительное (К= 18-6), неудовлетворительное (К= 5,9 - 1,2), плохое (К меньше 1,2). Связь между химическим составом, минерализацией и ирригационными свойствами приведена на рисунке 5.
Департаментом сельского хозяйства США для определения возможности осолонцевания почвы принята величина коэффициента потенциального поглощения натрия. Выделяется четыре класса вод. Опасность осолонцевания низкая при величине коэффициента менее 10, средняя -10 -18, высокая - 18 - 26 и очень высокая при коэффициенте более 26(Ковда, 1968).
Исследованиями почв УССР A.M. Можейко и Т.К. Воротник (1958) установили, что важным признаком в оценке качества оросительных вод, наряду с долей одновалентных катионов, является и величина рН. По соотношению между одновалентными катионами и суммой катионов они выделили три группы вод: весьма неблагоприятные для орошения (более 75%), неблагоприятные (66 - 75%) и благоприятные (менее 66%), а по величине рН три типа: кислые (рН менее 6,5), нейтральные (рН = 6,5 - 8,0) и щелочные (рН более 8). Заметное усиление осолонцевания происходит при величине рН оросительной воды 8 - 8,5. Таким образом, качество оросительной воды зависит от соотношения между одно- и двухвалентными катионами.
По величине соотношения между одно- и двухвалентными катионами некоторые исследователи (Буданов, 1965; Антипов - Каратаев, Кадер, 1959, 1961) предложили в качестве критерия пригодности воды для орошения использовать показатель величины ионного обмена "К". При расчете его по формуле И.Н. Антипова - Каратаева и Г.М. Кадера вода считается пригодной для орошения при "К", большем 1, и непригодной при "К", меньшем или равном 1 (приводится по И.С. Рабочеву, 1974).
Как считает М.Ф. Буданов (1965), воды с минерализацией до 1 г/л могут применяться для орошения при соотношении натрия к кальцию ( в мг-экв) не больше 1, а натрия к сумме кальция и магния - не больше 0,7. Для вод с минерализацией 1-3 г/л при сохранении первых, вводится дополнительное условие. Сумма главных ионов (мг-экв), деленная на сумму кальция и магния, не должна превышать 4 для средне - и тяжелосуглинистых почв, 5 - для легкосуглинистых и 6 - для супесчаных и песчаных почв.
В районе исследований находится около 32% всех орошаемых земель республики Башкортостан, которые сосредоточены в 8 административных районах.
Источниками орошения являются пруды, водохранилища, малые и средние реки, озера. На основании данных химических анализов воды, проведенных в лаборатории Башкирской гидрогеолого-мелиоративной партии и Управления по мониторингу мелиорированных земель РБ, определены минерализация и ирригационные коэффициенты для всех источников орошения (таблица 3.3).
Характеристика опытного участка
В результате процессов почвообразования формируется характерный вертикальный профиль почвы, который уже своим внешним видом дает возможность распознать основные типы и разности почв. Орошение, как известно, интенсивно воздействует на процессы выветривания и гумусообразования и процессы перемещения этих продуктов в профиле почвы, что приводит к изменению их морфологических признаков.
Для анализа морфологических свойств почв приводим описание почвенных разрезов, заложенных на наиболее характерных орошаемых участках и богаре.
Разрез 1-99. Контроль (без орошения). Заложен в с/з Дмитриевский Уфимского района, на 2-ой надпойменной террасе р. Белая. Разрез находится в 400 м к западу от трассы Уфа-Кушнаренково, 300 м к северу от кромки леса. Пашня, пшеница с подсевом многолетних трав (в 1998г.-капуста). Ап. 0-25 см - Темно-серый, влажноватый, крупно-зернисто-комковатый, тяжелосуглинистый, уплотнен, корни, переход по линии вспашки; Al 25-45 см - Темно-серый, влажноватыи, комковато-зернистый, тяжелосуглинистый, уплотнен, переход постепенный; АВ 45-61 см - Темный, серовато-бурый, влажноватыи, комковато-крупнозернистый, тяжелосуглинистый, уплотнен, переход заметный; В 61-98 см - Бурый с гумусовыми затеками по ходу корней и кротовинам, влажноватыи, непрочно-мелкоореховатыи, глянца нет, тяжелосуглинистый, мелкая щебенка карбонатов, переход постепенный. Вскипает от 10% НС1 с глубины 78 см; С 98-150 см - Палево-бурый, влажноватыи, непрочный, крупнокомковатый, тяжелосуглинистый, мучнистые вкрапления карбонатов, редко корни.
Почва - чернозем выщелоченный тяжелосуглинистый на делювиальных карбонатных суглинках. Разрез 2-99. Орошение с 1994 г.(5 лет) Д.М. «Фрегат». Заложен в 100 м к западу от Р. 1-99. Пашня, пшеница с подсевом многолетних трав. Ап. 0-25 см - Темно-серый, влажный, непрочно-зернисто-комковатый, тяжелосуглинистый, уплотнен, переход по линии вспашки; А1 25-45 см - Темно-серый, влажный, непрочно-комковато-зернистый, уплотнен, переход постепенный; АВ 45-65 см - Темный, серовато-бурый, влажный, комковато-крупнозернистый, тяжелосуглинистый, уплотнен, переход заметный; В 65-100 см - Бурый с гумусовыми затеками и кротовинам, влажный непрочно-мелкоореховатыи, глянец по граням структурных отдельностей, мелкая размягченная щебенка карбонатов, мучнистые скопления, переход постепенный. Вскипает от 10% НС1 с глубины 86 см; С 100-150 см - Палево-бурый, влажный, непрочно-комковатый, тяжелосуглинистый, мучнистые вкрапления карбонатов. Почва - чернозем выщелоченный тяжелосуглинистый на делювиальных карбонатных суглинках. Разрез 3-99. Осушение закрытым дренажем. Заложен в с/з Дмитриевский Уфимского района, на 1-ой надпойменной террасе р. Белая. Разрез находится в 150 м к югу от лесополосы. Пашня, козлятник 3 т.п., 2-ой укос. Ап 0-27 см - Темно-серый, влажноватый, порошисто-комковатый, тяжелосуглинистый, слабо уплотнен, переход по линии вспашки, черви; А1 27-45 см - Темно-серый, влажноватый, комковато-зернистый, тяжелосуглинистый, корни, кротовины, переход постепенный; АВ 45-70 см - Буровато-серый, влажноватый, ореховато-крупнозернистый, тяжелосуглинистый, уплотнен, переход постепенный; В 70-100 см - Бурый с гумусовыми пленками и затеками, влажный, непрочно-ореховато-комковатый, уплотнен, коллоидные пленки, мучнистые скопления карбонатов, псевдомицелий. Вскипает от 10% НС1 с глубины 85 см; С 100-150 см — Бурый, влажный, непрочно-крупно-комковатый, (бесструктурный), тяжелосуглинистый, редкая непрочная щебенка карбонатов, псевдомицелий.
Уровень залегания грунтовых вод -4 м. Почва - лугово-черноземная выщелоченная тяжелосуглинистая на алювиально-делювиальных карбонатных суглинках. Разрез 4-99. Осушенный участок, орошение ДДН-70. Заложен в с/з Дмитриевский Уфимского района, на 1-ой надпойменной террасе р. Белая. Разрез находится в 110 м к югу от лесополосы. Пашня, овес с подсевом многолетних трав (стерня). Ап 0-27 см - Темно-серый, влажный, комковато-порошистый, тяжелосуглинистый, уплотнен, корни, переход по линии вспашки, блестки Si02; А1 27-45 см - Темно-серый, влажный, непрочно-зернисто-комковатый, тяжелосуглинистый, уплотнен, переход постепенный; АВ 45-70 см - Буровато-серый, влажный, ореховато-зернистый, тяжелосуглинистый, уплотнен. Вскипает от 10% НС1 с глубины 68 см; В 70-100 см - Бурый, сырой, бесструктурный непрочно-ореховатый, тяжелосуглинистый, уплотнен, редкие пленки, ракушечные обломки, мучнистые скопления карбонатов, переход постепенный; С 100-150 см - Бурый, сырой, непрочнокомковато-ореховатый, тяжелосуглинистый, уплотнен, ракушки карбонатов. Уровень залегания грунтовых вод -4 м.
Похожие диссертации на Влияние орошения на агрофизические свойства черноземных почв Южной лесостепи
