Изменение агрофизических свойств черноземных почв под влиянием капельного орошения минерализованной водой

Анализ влияния капельного орошения на агрофизические свойства черноземных почв. Химический состав поливной воды на опытном участке в ст. Красюковская. Причини снижения содержания в верхнем слое почвы водорастворимых солей, нитратов и поглощенного натрия.

Рубрика Сельское, лесное хозяйство и землепользование
Вид статья
Язык русский
Дата добавления 30.01.2019
Размер файла 507,1 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

УДК 631.674.6:631.412:631.43

ИЗМЕНЕНИЕ АГРОФИЗИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ЧЕРНОЗЕМНЫХ ПОЧВ ПОД ВЛИЯНИЕМ КАПЕЛЬНОГО ОРОШЕНИЯ МИНЕРАЛИЗОВАННОЙ ВОДОЙ

Л. А. Воеводина (ФГБНУ “РосНИИПМ”)

Влияние капельного орошения на агрофизические свойства черноземных почв во многом обусловлено характером распространения влаги в профиле почвы. В верхнем слое почвы 0-20 см на расстоянии 20 см от капельной линии в конце поливного сезона формируется область повышенного содержания солей, таких как водорастворимые соли, нитраты, карбонаты. Среди водорастворимых солей преобладают соли кальция. ППК существенно насыщается натрием до 14 % от суммы обменных катионов. Физические свойства почв ухудшаются в основном за счет преобладания глыбистой фракции при “сухом” просеивании; водоустойчивость - избыточно высокая. В верхнем слое почвы 0-20 см на расстоянии 20 см от капельной линии отмечено ухудшение микроструктуры по степени агрегированности по Бэйверу. Весной в верхнем слое почвы происходило значительное снижение содержания водорастворимых солей, нитратов и поглощенного натрия в составе ППК.

Ключевые слова: капельное орошение, оросительная вода, свойства почвы, чернозем, гранулометрический состав, микроструктура почвы, макроструктура почвы, водорастворимые соли, обменные катионы, карбонат кальция, нитраты.

The influence of drip irrigation on chernozem soil agrophysics to a large extent depended on the soil moisture pattern. At the end of irrigation season an area formed in the upper layer (0-20 cm) at a distance of 20 cm from drip line contained high amounts of salts such as water-soluble salts, nitrates, carbonates. Calcium salts prevail among water-soluble salts. Soil exchange complex saturated with absorbed sodium up to 14 %. Physical soil properties deteriorate generally because of predominance of blocky fractions under “dry” sieving; water-resistance - extra high. It was noted the deterioration of microstructure at a distance of 20 cm from drip line according to Bayver extent of aggregation. In spring content of water-soluble salts, nitrates and absorbed sodium substantially decreased.

Keywords: drip irrigation, irrigation water, soil properties, chernozem, soil texture, soil macrostructure, soil microstructure, water-soluble salts, exchangeable cations, carbonate calcium, nitrates.

Применение капельного орошения во многих странах мира доказало его преимущества, среди которых: снижение трудовых, энергетических и ресурсных затрат, возможность использования на землях, непригодных для орошения другими способами, например на землях с высоким залеганием грунтовых вод, на крутых склонах, на почвах легкого механического состава. Использование капельного орошения позволяет снизить оросительные нормы более чем на 50 % по сравнению с традиционными способами, вносить удобрения для получения максимальных урожаев запланированного качества. Его возможно применять при повышенной минерализации воды, на полях неправильной формы, при наличии малодебитных источников водоснабжения и использовании местного стока, резервы которого на юге России составляют до 7,0 кубокилометров в год, что может обеспечить полив на площади около 2 млн га [1]. Преимущества, которыми обладают системы капельного орошения, делают возможным их использование практически на любых неудобных землях, на которых строительство крупных оросительных систем нецелесообразно.

В то же время, водные источники на территории юга России зачастую характеризуются повышенной минерализацией воды. Использование такой воды в системах капельного орошения может определенным образом повлиять на продуктивность растений и вызвать существенные изменения качества почв. Неудачи при использовании систем капельного орошения во многом обусловлены недостаточным учетом влияния применяемых технологий на почвенные показатели.

Опыты по установлению влияния капельного орошения на агрофизические свойства черноземных почв проводились в ст. Красюковская Ростовской области в пленочных теплицах на солнечном обогреве при выращивании томатов. В ходе исследований нами анализировались такие почвенные показатели как гранулометрический, микроагрегатный (по Качинскому), агрегатный (по Саввинову) составы почвы, содержание СаСО3 по Голубеву, водорастворимых ионов (по результатам анализа водных вытяжек, ГОСТ 26423-85 - 26428-85), обменных катионов (ГОСТ 26487-85, 26950-86), нитратов (ГОСТ 26951-86). Были рассчитаны коэффициент дисперсности по Качинскому, степень агрегированности по Бэйверу, водоустойчивость [2]. Данные по содержанию солей в водной вытяжке и нитратов весной (усредненные значения за 2010-2011 годы) и осенью (усредненные значения за 2009-2010 годы) представлены в виде графиков, полученных с помощью метода взвешенных наименьших квадратов с использованием программы STATISTICA 6.0.

Почвы опытного участка согласно классификации 1977 года [3] принадлежат к черноземам обыкновенным карбонатным среднемощным малогумусным иловато-крупно-пылеватым тяжелым суглинкам.

Отбор проб почвы проводился по методике РосНИИПМ в трех точках относительно расположения капельной линии: непосредственно под капельницей (зона О); в зоне максимального накопления солей (примерно 20 см от капельной линии) (зона М) и в середине междурядья или дорожки, в точке наиболее удаленной от капельной линии (зона Д). Отбор проб почвы для анализов был произведен осенью по окончанию поливного сезона и весной перед посадкой рассады на постоянное место. Глубина взятия проб до 1,0 м. Слои: 0-20 см; 20-40 см; 40-60 см; 60-80 см; 80-100 см.

Поливы проводились водой хлоридно-сульфатно-натриевого состава с минерализацией 3,3 г/л, ЕСw 3,55 дСм/м. Пробы воды отбирались весной, летом и осенью. В таблице 1 показаны усредненные значения за 2009-2010 гг.

Таблица 1 - Химический состав поливной воды на опытном участке в ст. Красюковская

Единицы измерения

Cl-

Ca2+

Mg2+

Na+ + K+

мг-экв./л

20,73

23,23

6,73

13,50

8,40

28,80

г/л

0,736

1,115

0,410

0,270

0,102

0,662

% от суммы ионов

20,5

22,9

6,6

13,3

8,3

28,4

Основное отличие капельного орошения состоит в том, что вода по полю распределяется очагами или полосами, что при использовании минерализованной оросительной воды способствует формированию зон с повышенным содержанием солей.

Изучение влияния на физические свойства почвы позволило установить, что существенных изменений гранулометрического состава под действием капельного орошения минерализованной водой не отмечено.

По результатам микроагрегатного анализа коэффициент дисперсности по Качинскому не превышает 15 %, что характеризует почвы как имеющие высокую микрооструктуренность, в то же время в верхнем слое 0-20 см в зонах О и М степень агрегированности по Бэйверу слабая, в слое 20-40 см - удовлетворительная, а ниже 40 см хорошая и высокая.

Худшие показатели были получены для слоя максимального накопления солей 0-20 см в зоне М, что может указывать на негативное влияние повышенного содержания солей на микроструктуру почв.

В зоне О, где происходит наиболее интенсивное взаимодействие поливной воды хлоридно-сульфатно-натриевого состава с почвой отмечено ухудшение структурного состояния из-за преобладания глыбистой фракции при “сухом просеивании” (таблица 2).

Таблица 2 - Агрегатное состояние при сухом просеивании по окончании поливного сезона, ст. Красюковская

Место отбора

Процентное содержание фракций при “сухом” просеивании, мм

Агрономически ценных агрегатов, %

Коэффициент структурности

> 10

10-7

7-5

5-3

3-2

2-1

1-0,25

0,5-0,25

< 0,25

Зона О, 0-20 см

58,4

9,3

7,2

9,8

5,7

4,8

2,7

1,4

0,7

41,0

0,69

Зона О, 20-40 см

62,1

9,3

6,9

7,7

5,0

3,7

2,0

1,3

2,0

35,9

0,56

Зона М, 0-20 см

22,9

9,3

9,7

14,7

12,2

12,2

6,8

6,7

5,5

71,6

2,52

Зона М, 20-40 см

40,4

15,6

9,1

10

7,3

7,3

5,3

3,2

1,8

57,7

1,37

Накопление солей на поверхности почвы в зоне М не повлияло отрицательным образом на макроструктуру черноземов. Структурное состояние по количеству водопрочных агрономически ценных агрегатов характеризовалось как отличное, водоустойчивость - избыточно высокая, а критерий водопрочности указывал на хорошее структурное состояние (таблица 3).

Таблица 3 - Агрегатное состояние при мокром просеивании по окончании поливного сезона, ст. Красюковская

Место отбора

Процентное содержание фракций при “мокром” просеивании, мм

Агрономически ценных агрегатов, %

10-7

7-5

5-3

3-2

2-1

1-0,25

0,5-0,25

< 0,25

Зона О, 0-20 см

2,24

1,9

5,48

10,92

22,48

24,06

14,48

18,4

81,6

Зона О, 20-40 см

-

-

2,38

4,9

16,24

24,78

15,62

36,1

63,9

Зона М, 0-20 см

0,46

0,52

1,2

2,48

12,18

22,12

37,46

23,6

76,4

Зона М, 20-40 см

-

0,36

0,4

0,88

3,58

12,22

55,46

27,1

72,9

Распределение карбонатов по почвенному профилю представлено на рисунке 1. Более высокие значения содержания карбонатов отмечены в верхнем слое почвы, что объясняется общим накоплением солей, происходящим в течение поливного сезона. Являясь более стабильной солью, не подвергающейся выщелачиванию в течение зимнего периода в такой степени, как водорастворимые соли, карбонаты остаются в верхнем слое почвы и в весенний период. Закономерность распределения карбонатов при капельном орошении кардинально отличается от распределения карбонатов без применения орошения в естественных условиях (рисунок 1). В естественных условиях содержание карбонатов является наименьшим в верхних слоях почвы (0,24 % в слое 0-20 см) и увеличивается вниз по профилю (1,73 % в слое 60-80 см).

Кроме СаСО3 в верхних слоях почвы особенно в зоне М (слой 0-20 см) к концу поливного сезона происходит накопление водорастворимых солей. Так на рисунке 2 слева видно, что здесь содержание водорастворимых солей значительно отличается от остальных слоев (рисунок 2). В весенний период отмечается обратная картина. Верхний слой 0-20 см промывается осадками зимнего периода и содержит наименьшее количество водорастворимых солей до 0,084 г/100 г почвы (данные, полученные весной 2010 года), причем содержание солей по зонам выравнивается. Как можно видеть на рисунке 2 в верхнем слое 0-20 см в среднем за два года содержалось солей 0,104-0,105 г/100 г почвы. С глубиной содержание водорастворимых ионов повышается, что указывает на их миграцию из верхних слоев почвы в нижние. Особенности условий выращивания, заключавшиеся в том, что в зоне Д располагалась дорожка, характеризующаяся некоторым уплотнением верхнего слоя почвы, повлияли на распределение солей весной. Ввиду затрудненного проникновения осадков зимнего периода на глубине 50 см отмечено повышение содержания солей.

Рисунок 1 - Распределение карбонатов по профилю почвы в весенний период, ст. Красюковская

Капельное орошение водой повышенной минерализации приводит к формированию на поверхности почвы зон с повышенным содержанием солей, среди которых преобладают соли кальция. Почвенный поглощающий комплекс насыщается натрием, который составляет в зоне максимального накопления солей до 14 % от суммы обменных катионов в верхнем слое почвы 0-20 см. К весне в верхних слоях почвы происходит освобождение ППК от поглощенного натрия, однако в почвенном растворе начинают преобладать катионы натрия, что обуславливает щелочной тип засоления [4].

Рисунок 2 - Распределение солей в метровом слое почвы опытного участка в ст. Красюковская (слева - данные, полученные осенью; справа - весной)

Распределение нитратов в почвенном профиле в среднем за два года наблюдений показано на рисунке 3. В конце поливного сезона наблюдалось значительное содержание нитратов в верхнем слое почвы 0-20 см, которое в зонах М и Д доходило до 31,30 мг/кг почвы. В слоях, расположенных ниже, содержание нитратов было в несколько раз меньше от 2,34 до 10,25 мг/кг почвы. Такое распределение указывает на то, что в верхнем слое 0-20 см, где ограничено распространение корневой системы и формируются восходящие потоки испаряющегося почвенного раствора с растворенными в нем солями, в том числе и азотными удобрениями, складывались условия для накопления нитратов. В нижних слоях активное потребление растениями нитратов в течение поливного сезона и повышенные поливные нормы, применявшиеся из-за плохого качества воды, способствовали более низкому содержанию нитратов.

Весной в верхнем слое 0-20 см под действием осадков зимнего периода отмечалось снижение содержания нитратов, особенно значительное в зоне М, с 25,70 мг/кг почвы до 4,55 мг/кг почвы. Наиболее сильное снижение содержания нитратов, наблюдалось весной 2010 года, когда осадков в течение зимнего периода выпало на 50 % больше, по сравнению с зимним периодом 2010-2011 года. В слоях, расположенных ниже, наблюдалось повышение содержания нитратов до глубины 50-60 см. Вероятно, распространение осадков зимнего периода ограничивалось этой глубиной.

Таким образом, в ходе исследований было установлено, что влияние капельного орошения на агрофизические свойства черноземных почв во многом обусловлено характером распространения влаги в профиле почвы. В верхнем слое почвы 0-20 см на расстоянии примерно равном половине радиуса увлажнения (зона М) в конце поливного сезона формируется область повышенного содержания солей, таких как водорастворимые соли, нитраты, карбонаты. Среди водорастворимых солей преобладают соли кальция. ППК существенно насыщается натрием до 14 % от суммы обменных катионов.

Рисунок 3 - Распределение нитратов в метровом слое почвы опытного участка в ст. Красюковская (слева - данные, полученные осенью; справа - весной)

Физические свойства почв ухудшаются в основном за счет преобладания глыбистой фракции при “сухом” просеивании; водоустойчивость - избыточно высокая. В зоне М отмечено ухудшение микроструктуры по степени агрегированности по Бэйверу. Весной в верхнем слое почвы происходило значительное снижение содержания водорастворимых солей, нитратов и поглощенного натрия в составе ППК.

капельный орошение почва вода

Список использованных источников

1 Проблемы и перспективы использования водных ресурсов в агропромышленном комплексе России / В. Н. Щедрин [и др.]. - М.: ЦНТИ “Мелиоводинформ”, 2009. - 342 с.

2 Теории и методы физики почв: коллективная монография [Электронный ресурс] / под ред. Е. В. Шеина и Л. О. Карпачевского. - М.: Гриф и К, 2007. - Режим доступа: http://www.pochva.com/studentu/stu-

dy/books/index.php?query=%D8%E5%E8%ED&by=all&format_search=d&n=1.

3 Классификация и диагностика почв СССР. - М.: Колос, 1977. - 224 с.

4 Воеводина, Л. А. Влияние капельного орошения минерализованными водами на свойства черноземных почв [Электронный ресурс] / Л. А. Воеводина // Научный журнал Российского НИИ проблем мелиорации: электрон. период. изд. / Рос. науч.-исслед. ин-т проблем мелиорации. - Электрон. журн. - Новочеркасск: РосНИИПМ, 2011. - № 1(01). - 11 с. - Режим доступа: http://www.rosniipm-sm.ru/archive?n=1&id=10.

Размещено на Allbest.ru

...

Подобные документы

  • Свойства навоза и его действие на почву. Природно-климатические условия и почвы свинокомплекса "Родниковский". Химический состав свиностоков и их использование на орошении. Прогнозные расчеты по влиянию орошения на грунтовые воды. Охрана труда и природы.

    дипломная работа [92,4 K], добавлен 14.07.2010

  • Природные условия и факторы почвообразования. Систематический список основных типов почв и их морфологическая характеристика. Водно-физические свойства почв, их гранулометрический, агрегатный и химический состав, объемная масса. Методы защиты почв.

    курсовая работа [46,5 K], добавлен 07.02.2010

  • Органическое вещество почв и его изменение под влияниянием сельскохозяйственного использования. Структурно-агрегатный состав черноземов при системе орошения. Методика определения содержания и состава легкоразлагаемого органического вещества почв.

    дипломная работа [210,6 K], добавлен 23.09.2012

  • Подвод воды на поля, испытывающие недостаток влаги, и увеличение ее запасов в корнеобитаемом слое почвы в целях увеличения плодородия. Снабжение корней растений влагой и питательными веществами. Искусственное орошение полей. Основные способы орошения.

    презентация [4,2 M], добавлен 27.05.2013

  • Свойства засоленных почв, их формирование. Условия аккумуляции солей в почвах. Интенсивность растительного покрова. Источники легкорастворимых солей. Распространение засоленных почв. Выражение засоленных почв в систематике, диагностические горизонты.

    реферат [2,1 M], добавлен 30.03.2014

  • Значение искусственной системы полива при орошении. Плюсы метода медленного полива (капельное орошение) и его применение в Узбекистане. Метод орошения по принципу натурального дождя (спринклерный полив), его экономическая эффективность и недостатки.

    презентация [89,0 K], добавлен 01.02.2017

  • Оценка качества поливной воды по ирригационному коэффициенту Стеблера. Орошаемый участок, отвечающий однородным почвенно-мелиоративным и гидрогеологическим требованиям. Проектирование режима орошения севооборота. Подбор дождевального оборудования.

    курсовая работа [90,4 K], добавлен 14.01.2014

  • Описания поверхностного слоя земной коры на суше, обладающего плодородием. Исследование особенностей формирования тундровых глеевых, подзолистых, серых лесных, черноземных, болотных и луговых почв. Перегнойный горизонт почвы. Почвенные микроорганизмы.

    презентация [5,7 M], добавлен 03.05.2015

  • Изучение технических мероприятий, направленных на улучшение почв и повышение их продуктивности. Характеристика основных видов мелиорации: осушения, орошения, борьбы с эрозией и химической мелиорации. Исследование темпов и причин развития эрозии почвы.

    презентация [161,5 K], добавлен 20.05.2011

  • Строение и морфологические признаки черноземных почв. Лущение стерни, применение в системе зяблевой обработки. Особенности проведения зяблевой вспашки и весенней обработки почвы под картофель. Районы возделывания конопли, ее биологические особенности.

    контрольная работа [30,1 K], добавлен 25.05.2017

  • Характеристика почвы - рыхлого, поверхностного слоя земной коры, обладающего плодородием. Содержание гумуса, характерное для различных типов почв. Взаимосвязь почв, растительности и климата. Свойства почв: плодородие, кислотность, структурность.

    презентация [4,0 M], добавлен 07.12.2015

  • Изучение свойств и определение территорий распространения подзолистых почв как типичных почв хвойных и северных лесов. Природно-климатические условия подзолистых почв. Морфология, генезис формирования и агрономическое использование подзолистых почв.

    реферат [33,4 K], добавлен 12.09.2014

  • Преимущества применения влаго- и ресурсосберегающих технологий в основных зонах возделывания сельхозкультур. Влияние удобрений на агрофизические свойства почвы. Действие разных систем обработки и удобрений на урожайность сельскохозяйственных культур.

    курсовая работа [471,5 K], добавлен 21.08.2015

  • Характеристика природных условий хозяйства и орошаемого участка: климата, почвы, рельефа и уклонов поверхности, гидрографической сети и источника орошения. Качество поливной воды. Выбор места под орошаемый участок. Подбор дождевального оборудования.

    курсовая работа [69,1 K], добавлен 12.02.2012

  • Влияние ресурсосберегающих технологий возделывания зерновых культур на агрофизические и агрохимические факторы плодородия почв в агроклиматических условиях Западного Казахстана. Оценка накопления азота, фосфора на фоне различных приемов обработки почвы.

    диссертация [54,0 K], добавлен 09.12.2013

  • Проявление эрозии почв, природные факторы, влияющие на развитие эрозии. Особенности проявления и распространения эрозии почв на территории Беларуси. Потери гумуса и элементов питания, ухудшение агрофизических, биологических и агрохимических свойств.

    курсовая работа [1,9 M], добавлен 17.06.2016

  • Физические и химические свойства легкорастворимых солей. Классификация засоленных почв и солончаков. Солончаки как тип почвообразования. Практическое применение солончаков и сильнозасолённых почв. Вторичное засоление, осолонцевание, сиалитизация.

    реферат [28,6 K], добавлен 12.02.2015

  • Выявление влияния плодородия дерново-подзолистых почв на ее нитрификационную способность. Определение агрохимических свойств дерново-подзолистых почв и расчет индекса окультуренности почв. Анализ влияния плодородия на содержание NPK в зерне и соломе.

    курсовая работа [51,8 K], добавлен 09.12.2013

  • Определение запасов влаги в почве, средних дат поливов графоаналитическим способом. Проектирование сети орошаемого участка. Расчёт поливного расхода, продолжительности поливного периода, режима орошения баклажана, суммарного, подекадного водопотребления.

    курсовая работа [386,9 K], добавлен 08.06.2012

  • Плодородие – важнейшее свойство почвы, его виды. Свойства почв тяжелого и легкого гранулометрического состава. Роль растений, бактерий, грибов и актиномицетов в образовании гумуса. Классификация, свойства и повышение плодородия дерново-подзолистых почв.

    контрольная работа [28,7 K], добавлен 25.10.2014

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.