Орошаемые почвы юга Средней Сибири: свойства, режимы и продуктивность

Исследование качества ирригационной воды по экологическим показателям. Изучение влияния орошения на свойства чернозема обыкновенного. Анализ сбалансированных агроирригационных приемов для повышения качественного состава сеяных многолетних травосмесей.

Рубрика Сельское, лесное хозяйство и землепользование
Вид автореферат
Язык русский
Дата добавления 25.12.2017
Размер файла 1000,2 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/

ФГОУ ВПО «Красноярский государственный аграрный университет» на кафедре мелиорации и гидрометеорологии и в ГУП «Сибирский научно-исследовательский институт гидротехники и мелиорации»

На правах рукописи

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени доктора биологических наук

Орошаемые почвы юга средней Сибири: свойства, режимы и продуктивность

03.00.27- Почвоведение

Бадмаева Софья Эрдыниевна

Улан-Удэ 2008

Работа выполнена в ФГОУ ВПО «Красноярский государственный аграрный университет» на кафедре мелиорации и гидрометеорологии и в ГУП «Сибирский научно-исследовательский институт гидротехники и мелиорации».

Официальные оппоненты: доктор биологических наук, Убугунова Вера Ивановна

доктор сельскохозяйственных наук, Мукина Любовь Романовна

доктор биологических наук, Онучин Александр Александрович

Ведущая организация Институт почвоведения и агрохимии СО РАН

Защита состоится 2008 г. на заседании диссертационного совета Д 003.028.01 в Институте общей и экспериментальной биологии СО РАН по адресу: 670047, г. Улан-Удэ, ул. Сахьяновой, 6, E-mail:ioeb@bsc.buryatia.ru. Факс(3012) 433034.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Бурятского научного центра СО РАН.

Автореферат разослан 2008 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, доктор биологических наук Меркушева М.Г.

Введение

Актуальность проблемы. Экологически безопасное функционирование системы вода - почва - растение обеспечивается сбалансированным воздействием природных и антропогенных факторов, что в практике орошения повсеместно нарушается избыточно высокими агро- и гидромелиоративными нагрузками на почвы. Нарушения равновесия в системе проявляются в изменении и ухудшении основных свойств почв, декарбонизации, потери гумуса, осолонцевании, засолении, заболачивании и других деградационных процессах (Зимовец и др…, 1998). Степень проявления экологических последствий орошения определяется исходным состоянием почв, качеством оросительной воды, режимами орошения, уровнем агротехнологий. Поэтому весь комплекс мероприятий по предотвращению негативных последствий орошения нужно строить с учетом этих факторов. Кроме того, несоблюдение экологически безопасных режимов орошения приводит к непроизводительным затратам поливной воды, возникновению процессов вторичного засоления почв, поднятию уровня грунтовых вод. Не всегда учитывается качество оросительной воды, ее химический состав и загрязненность. Необходимость решения этих проблем на орошаемых почвах юга Средней Сибири дало направление исследованиям по обоснованию требований к качеству оросительной воды, влиянию орошения на свойства, режимы и продуктивность, разработке экологически безопасных режимов орошения культур в комплексе с агроэкологическими мероприятиями.

Цель исследований. Изучить влияние орошения на свойства, режимы и продуктивность почв юга Средней Сибири

Задачи исследований:

- оценить качество ирригационной воды по экологическим показателям;

- изучить влияние орошения на свойства, режимы и продуктивность чернозема обыкновенного;

- выявить влияние орошения на свойства, режимы и продуктивность аллювиальных торфянисто-глеевых почв;

- разработать экологически сбалансированные агроирригационные приемы для повышения продуктивности и качественного состава сеяных многолетних травосмесей.

Научная новизна исследований. Обоснование сохранения, восстановления и повышения продуктивности орошаемых почв юга Средней Сибири:

- впервые в условиях юга Средней Сибири разработан дифференцированный подход к орошению агроландшафтов;

- изучено влияние орошения на химические и водно-физические свойства, на водный и солевой режим чернозема обыкновенного;

- на основе биоклиматического метода экспериментальным путем рассчитаны биологически оптимальные и текущие нормы водопотребности культур на годы расчетной обеспеченности осадками;

- исследовано влияние орошения на химические и водно-физические свойства, на температурный и пищевой режим аллювиальных торфянисто-глеевых почв;

- выявлены агроирригационые приемы повышения плодородия орошаемых почв.

На защиту выносится концепция устойчивого функционирования агроэкосистем при оптимальном регулировании водного режима, представленная следующими положениями:

- экологически безопасное функционирование орошаемых черноземов и их устойчивость к деградационным процессам возможно при оптимальном водном режиме в комплексе с агроирригационными приемами;

- регулирование водного режима оптимизирует температурный и пищевой режим аллювиальных торфянисто-глеевых длительно-сезоннопромерзающих почв;

- адаптивно-дифференцированные и экологически нормированные агроирригационные приемы повышают продуктивность сеяных многолетних травосмесей с высокими энергетическими показателями.

Практическая значимость. Материалы могут быть использованы при оценке экологических последствий орошаемых почв и их эволюции при изменении свойств, режимов и плодородия, а также почвенного мониторинга; при проектировании, строительстве и эксплуатации оросительных систем на юге Средней Сибири. Применение умеренных доз органоминеральных и минеральных удобрений под культурные растения, стимулирующих продукционный процесс и не нарушающих при этом экологического равновесия в системе почва-растение, может быть рекомендовано для орошаемого кормопроизводства. На основе полученных результатов разработан комплекс агроэкологических мероприятий с использованием информационно-ресурсного потенциала системы, экологических ограничений и многокритериальной оценки.

Апробация работы. Результаты исследований опубликованы в 48 научных и методических работах, в том числе 2 монографиях. Основные положения диссертации были представлены и обсуждены на следующих совещаниях и конференциях: международных, всесоюзных и российских: «Повышение эффективности использования водных ресурсов в сельском хозяйстве» (Новочеркасск, 1990); «Экологические аспекты мелиорации Северного Кавказа» (Новочеркасск, 1990); « Рациональное природопользование в криолитозоне» (Якутск, 1990); «Повышение качества и технического уровня проектов в условиях новых методов хозяйствования» (Абакан, 1990); «Водохозяйственное строительство и экологические проблемы» (Тбилиси, 1991); «Вопросы водохозяйственного строительства, мелиорации, использования и охраны водных ресурсов» (Ереван, 1991) «Проблемы мелиорации земель Сибири» (Красноярск, 1991); «Наука - сельскому хозяйству» (Красноярск, 1993); «Проблемы освоения Барабинской низменности» (Москва-Новосибирск, 1995); «Технологии неистощительного землепользования» (Красноярск, 1997); «Научное и кадровое обеспечение земельных преобразований в России» (Москва, 2002); «Природообустройство и рациональное природопользование - необходимые условия социально-экономического развития России» (Москва, 2005), «Аграрная наука на рубеже веков» (Красноярск, 2005, 2006); « Вклад академика Л.И.Прасолова в изучение и сельскохозяйственное освоение почв Сибири.» (Абакан, 2007).

Личный вклад автора. Постановка задач, выполнение лабораторных и полевых исследований, обработка и анализ полученного материала выполнены лично автором. Доля автора в совместных публикациях - 70 %.

Объем и структура диссертации. Диссертационная работа изложена на 334 страницах компьютерного текста и состоит из введения, 7 глав, общих выводов, списка литературы, 13 приложений. Работа содержит 101 таблицу, 47 рисунков, список литературы включает 436 источников, в т.ч. 45 иностранных.

Благодарности. Автор выражает глубокую благодарность доктору технических наук, профессору Цугленку Н.В., доктору географических наук, профессору Буракову Д.А., директору НИИ аграрных проблем Хакасии Савостьянову В.К., кандидату технических наук Глушковой Н.И., кандидату сельскохозяйственных наук Струкову Н.Т. , сотрудникам кафедры мелиорации и гидрометеорологии Чернышевой Н.С., Малышевой Е.И., Сафонову А.Я.

1. Орошаемые почвы: функционирование, экология, продуктивность

На основе анализа литературных источников дано современное представление о проблемах связанных с развитием ирригации и ее последствиями. Оросительная система как инородное включение в естественный ландшафт может оказать как положительное, так и негативное влияние на почвы, их свойства и режимы. Функциональные связи влияния ирригации на почвообразовательный процесс зависят от множества факторов: размеров оросительной системы, почвенных, климатических, литологических условий, качества оросительной воды, режимов орошения культур, уровня и минерализации грунтовых вод, техники поливов и технологии выращивания культур.

Многочисленными исследованиями, проведенными И.П.Айдаровым (1994), С.Я.Бездниной (2005), В.Ф.Бойко (1995), А.И.Бойновым(1980), В.И.Булгаковым (2004), Г.А.Гарюгиным( 1979), А.И.Головановым(2004), Ф.Р.Зайдельманом (1994), Б.А.Зимовцом (1996), А.С.Кружилиным (1977), И.А.Крупенниковым (1995), Н.Г.Минашиной(1978), В.П.Панфиловым(1981), В.Е. Приходько(1996), В.К.Савостьяновым(1985), А.Ф.Соколовым (1981), Я.Т.Суюндуковым(1998), Л.М.Татаринцевым(2004), Н.П.Чижиковой(1995), и др. установлены влияния орошения на почвы степных и лесостепных агроландшафтов. Рассматривая орошение как фактор антропогенного воздействия, исследователи высказывают различные мнения о его влиянии на изменения водно-физических, химических свойств почв. Наряду с этим большинство исследователей утверждают, что оптимизация водного режима почв путем искусственного увлажнения позволяет наиболее полно использовать почвенные ресурсы зоны, потенциал биологической продуктивности культурных растений.

2. Краткая характеристика функционирования почв юга Средней Сибири

Кратко приведены условия почвообразования в степной и лесостепной зонах юга Средней Сибири, том числе в пойменных ландшафтах и показано, что большое разнообразие геоморфологических, литологических, климатических факторов обуславливает формирование сложного почвенного профиля (Градобоев,1954;Горшенин, 1955; Савостьянов, 1978; Бугаков, Чупрова, 1981; Крупкин, 2002 ).

3. Объекты и методы исследований

Объект исследований - черноземные почвы Новоселовской оросительной системы и аллювиальные торфянисто-глеевые почвы Озерновской оросительной системы.

Преобладающими типами почв на Новоселовской ОС являются черноземы обыкновенные средне- и тяжелосуглинистые. Мощность гумусового горизонта 25-50 см, содержание гумуса в гор. А - от 4,6 до 7,7 %, емкость поглощения 34-65 мг-экв на 100 г почвы, рН водной вытяжки в верхних горизонтах 7,1 -7,7, в почвообразующей породе до 8,6. Токсичные воднорастворимые соли отсутствуют.

Водопроницаемость низкая и средняя, коэффициент фильтрации при естественной влажности - 0,48-1,31 мм/мин, а при влажности 0,7НВ - 0,08-0,11 мм/мин. Плотность сложения в верхнем полуметровом слое колеблется от 1,09 до 1,27 г/см3, наименьшая влагоемкость 24,9 -28,1%, диапазон активной влаги 9,1 - 15,4% от объема почвы.

Почвы Озерновской оросительной системы- аллювиальные торфянисто-глеевые почвы неразвитого и укороченного профиля. Содержание органического вещества в верхних горизонтах высокое и составляет от 17,9 до 20,5%. Емкость поглощения в верхних горизонтах от 35 до 49 мг-экв на 100 г почвы, рН водной вытяжки 7,2 - 7,5.

Плотность сложения в торфянистом слое 0,39 - 0,56 г/см3, капиллярная влагоемкость 46 -73 % , диапазон активной влаги 35 - 52% от объема почвы.

Изучение физических, водно-физических и химических свойств почв, содержание гумуса и макроэлементов проводили общепринятыми методами. Наблюдения и исследования проводились согласно «Методическим указаниям…1996). Расчет обменной энергии (ОЭ) определялся в соответствии с Методическими указаниями по оценке качества и питательности кормов (М., 1993). Статистическая обработка экспериментальных данных проведена по пакетам программ Microsoft Word Excel 2003.

По влагообеспеченности вегетационные периоды в годы исследований были от остросухих (95% обеспеченности осадками) до влажных (25% обеспеченности) (рис 1, 2). В целом можно отметить, как в годы наших исследований, так и по среднемноголетним данным, большая часть осадков выпадает во второй половине вегетационного периода.

Рис. 1 - Кривые обеспеченности осадками (по метеостанции Светлолобово)

Рис. 2 - Кривые обеспеченности осадками (по метеостанции Шира)

4. Оценка качества ирригационной воды

Оценка водоисточников для ирригации по экологическим показателям. Почвенно-мелиоративные аспекты оценки качества ирригационных вод и его влияние на свойства и плодородие почв изучены в трудах А.Н.Костякова (1951), Г.Минашиной (1978), Ф.Р.Зайдельмана (1996), Б.А.Зимовца и Н.Б.Хитрова (1997), А.И.Куликова и Ц.Д.Мангатаева (1997), С.Я.Бездниной (2005), Faton F.М. (1950), Szabolcs, Darab (1982), Ауеrs R.S., Westcott D.V. (1985).

Исследования, проведенные по определению ирригационных коэффициентов оценки качества оросительных вод юга Средней Сибири, позволили установить, что качество воды характеризуется как хорошее. Ирригационные коэффициенты по Стеблеру находятся в пределах от 10,31 до 25,86 мг-экв/л, по SAR - от 0,6 до 2,66.

Экологические ограничения и оценка функционирования агроэкосистем при оросительных мелиорациях. Нами введены экологические ограничения для оптимального функционирования агроэкосистем. Они разработаны для трех основных блоков: воды, почвы и растений (рис 3). Водопотребление и водный режим почв подразделяется на подсистемы. В подсистеме «техника и технология полива» экологические ограничения должны быть направлены на способы полива не нарушающие структуру почвенного покрова и режимы орошения культур не вызывающие негативные последствия. Подсистема «температурный режим почв» направлена на оптимизацию температурного режима корнеобитаемого слоя почв. Орошение, проведенное ранней весной, способствует быстрому оттаиванию верхних слоев почвы и в то же время летний полив сглаживает чрезмерный перегрев этого слоя почвы. Подсистема «солевой режим почв» направлена на недопущение поднятия уровня грунтовых вод, снижение степени засоления и комплекс мероприятий, влияющих на динамику и химизм засоления. Подсистема «пищевой режим почв» предусматривает простое или расширенное воспроизводство плодородия почв для устойчивого функционирования агроэкосистемы. Задача решается применением удобрений на оптимальном режиме орошения для увеличения продуктивности культур.

Режимы водопользования. Количество загрязняющих веществ, попадающих на поля орошения с поливной водой, зависит от оросительных и поливных норм. Были установлены величины суммарного испарения различных сельскохозяйственных культур, рассчитаны коэффициенты водопотребления и оросительные нормы для лет различной обеспеченности осадками. Основные результаты фактических среднемноголетних значений суммарного водопотребления и оросительных норм представлены в таблице 1.

Таблица 1 - Среднегодовые величины суммарного водопотребления (Е), коэффициента водопотребления (К) и оросительных норм (М) сельскохозяйственных культур на территории юга Средней Сибири

Наименование

культур

Лесостепная зона

Степная зона

Продуктивность, т/га

Е, м3/га

К

М, м3/га

Продуктивность, т/га

Е, м3/га

К

М, м3/га

Многолетние травы

6,2

4000

64

1900

6,5

4300

66

2400

Кукуруза на силос

41

3000

73

1000

60

3500

59

1400

Рапс яровой 1-й посев

2-й посев

42

33

1700

1300

44

42

900

400

-

-

-

-

-

-

-

-

Капуста ранняя

46

3600

80

2100

-

-

-

-

Капуста среднепоздняя

73

4500

60

2100

50

4700

95

2400

Огурец

20

3200

160

1500

20

3500

169

1750

Томат

24

2700

116

1400

25

2500

390

1500

Морковь

41

2900

57

900

-

-

-

-

Пшеница

-

-

-

-

3

3300

98

1700

Картофель

-

-

-

-

24

2700

13

1700

Овес, ячмень

-

-

-

-

3

3100

70

1700

Рис. 3 - Блок-схема агроэкологических ограничений для устойчивого функционирования агроэкосистем при оросительных мелиорациях

Сравнительный анализ проектных поливных и оросительных норм показал, что они не всегда совпадают с биологически необходимыми или эрозионно-допустимыми нормами, поскольку последние учитывают, кроме климатических и почвенных, еще и биологические особенности возделываемых на орошаемых почвах культур.

Экологические оценки пригодности поливной воды. Реки юга Средней Сибири относятся к типу водотоков смешанного питания с весенним половодьем и летними паводками, которые характеризуются минимальными величинами минерализации воды в период весеннего половодья и летне-осенних паводков с превышением максимума над минимумом в 2-4 раза.

После прекращения весеннего таяния снегов русловая сеть питается грунтовыми водами сначала - верхних слоев, а затем - более глубоких. По мере понижения горизонта речных вод содержание растворимых солей в них постепенно увеличивается и достигает своего максимума к концу зимы. Минерализация русловых вод в оросительный период на водосборах Канской и Красноярской лесостепей изменяется от 135,8 до 512,4 мг/л, что позволяет относить их к водам малой и средней минерализации. Воды рек Оя, Туба, Сыда с бассейнами, лесистость которых превышает 70%, характеризуются очень малой минерализацией - от 71,4 до 92,8 мг/л. Химический состав вод - гидрокарбонатно-кальциевый. В анионном составе в большинстве случаев преобладают ионы НСО3-, относительное содержание которых составляет от 196,5 до 425,3 мг/л, за исключением Красноярского водохранилища и реки Енисей, где этот показатель равен 72,1-89,2 мг/л.

Наличие ионов SО42- в водотоках Красноярской лесостепи колеблется от 10,05 до 45,89 мг/л. Концентрация ионов Сl- изменяется от 3,04 до 17,20 мг/л. Среди катионов преобладают ионы Са2+ с концентрацией от 20,47 до 68,13 мг/л, исключение составляет р. Есауловка - 3,69 мг/л. Наличие ионов магния колеблется от 4,00 до 33,64 мг/л. Суммарное содержание ионов Na+ и К+ колеблется от 4,48 до 25,84 мг/л. В реках Оя, Сыда и Туба сумма Na+ и К+ составляет, соответственно, от 1,85 до 3,32 мг/л.

По почвенно-мелиоративной классификации оросительные воды юга Средней Сибири по степени развития процессов засоления и осолонцевания относится к первому классу, кроме воды р.Оя (табл. 2). По градации С.Я.Бездниной (2005), качество воды данного водотока относится к третьему классу опасности и характеризуется как умеренно опасный.

Источником орошения черноземных почв Новоселовской оросительной системы является Красноярское водохранилище. Воды по содержанию ионов Nа+, К+, Са2+, Мg2+ относятся к первому классу и не оказывают влияния на свойства почв и качество продукции.

Вместе с тем, отмечается устойчивая загрязненность высокого уровня нефтепродуктами, характерная загрязненность среднего уровня металлами меди и цинка.

Таблица 2 - Почвенно-мелиоративная классификация качества оросительных вод юга Средней Сибири, мг-экв/л

Место отбора пробы

Группа воды по степени опасности

развития процессов

хлоридного засоления

натриевого осолонцевания

магниевого осолонцевания

класс воды

Cl-

Na+/Ca2+

Mg2+/Ca2+

Красноярское водохранилище

0,1

-

0,4

1

Енисей

0,08

0,2

0,3

1

Абакан

0,6

1,0

0,5

1

Есауловка

0,5

-

-

Кача

0,4

0,5

0,5

1

Бузим

0,2

-

0,6

1

Оя

0,03

0,1

2,0

3

Сыда

0,05

0,2

0,5

1

Туба

0,03

0,08

0,2

1

С 1996-1997 гг. на водохранилище уровень загрязнения нефтепродуктами возрос в 1,2-3,6 раза, меди - от 8 до 19 ПДК (Мальцев, 1997). Содержание железа превышает ПДК в 1,8 раза, в оз. Толстый Мыс - соответственно в 8 раз. Содержание фенолов в воде также превышает ПДК в 3-5 раз. Нефтепродукты в воде, забираемой на орошение, не обнаружены. Биологический показатель качества воды ниже ПДК в 4 раза, что свидетельствует об отсутствии значимых сбросов вод в акваторию оз. Толстый Мыс. Отбираемая на орошение вода из залива Красноярского водохранилища может быть отнесена к «загрязненной» и использована для орошения без ограничений.

Нами проведен расчет и установлено количество вредных веществ, попадающих в почву с поливной водой, исходя из условий водопользования, сложившихся в период 1987-2004 годов (табл. 3). При внесении в почву с поливной водой компонентов в количествах, приведенных в табл. 3, потребуется длительный период времени, сопоставимый с жизненными циклами существования оросительных систем, чтобы достигнуть уровня опасных концентраций. Даже высокое содержание фенолов в водах Новоселовской ОС станет опасным через 60 лет, при условии, что вынос этого вещества за пределы системы не будет, что маловероятно.

Таблица 3 - Количество загрязняющих веществ привносимых в почву с поливной водой, г/га (среднемноголетние данные)

Наименование

объекта

Загрязняющие вещества

Фенолы

Нефтепрод.

Fe

Cu

Zn

Al

Mn

Твороговская ОС, р. Кача

5,0

600,0

1200,0

27,8

24,0

422,0

404,0

Есаульская ОС, р. Енисей

6,0

1800,0

480,0

14,2

66,0

222,0

42,0

Сухобузимская ОС, р. Бузим

3,0

600,0

840,0

13,1

72,0

390,0

322,0

Новоселовская ОС, Красноярское водохранилище

2400,0

820,0

240,0

11,8

55,6

212,0

364,0

Ермаковская ОС, р. Оя

9,2

740,0

650,0

9,8

56,0

-

52,0

Сыдинская ОС, р. Сыда

6,0

1800,0

1120,0

12,6

200,0

-

32,2

Тубинская ОС, р. Туба

6,0

519,0

1200,0

88,5

112,5

265,5

40,5

Сопряженный анализ проб почвы и растений показал, что овощи, выращиваемые на поливных почвах, содержат элементы-загрязнители в пределах допустимых концентраций. Содержание фтора в овощных культурах ниже ПДК в 5-25 раз, даже при выращивании их на почвах с высоким содержанием этого элемента (Танделов, 2004). Содержание цинка находится в пределах 1,3-3,9 мг/кг при ПДК - 10 мг/кг, медь содержится в кукурузе в количестве 0,5-10,2 мг/кг (ПДК - 30 мг/кг), в овощах и картофеле она содержится в пределах 0,1-2,5 мг/кг. Концентрация свинца выше санитарных норм обнаружена в столовых корнеплодах моркови и свекле, выращиваемых на почвах Твороговской и Емельяновской оросительных систем.

5. Влияние орошения на свойства, режимы и продуктивность черноземов обыкновенных

Влияние орошения на химические и водно-физические свойства. Исследования за содержанием гумуса и элементов питания ( азота, фосфора и калия) на целинных черноземах и пахотных почвах показали, что многолетнее использование чернозема обыкновенного среднесуглинистого под пашней резко снизило содержание гумуса (табл. 4).

Таблица 4 - Содержание гумуса и элементов питания в целинных и пахотных черноземах и их изменение в пахотных почвах

Глубина, см

Гумус,

%

N общ.,

%

NO3-,

мг/100 г

Фосфор

Калий

валовый, %

Целина

0-10

7,17

0,41

1,7

0,22

0,92

10-20

7,52

0,30

2,0

0,18

0,97

Пашня

0-10

5,41

0,28

5,5

0,18

0,97

10-20

5,64

0,24

6,0

0,20

0,94

Запас гумуса в 0-20 см слое целинных черноземных почв равен 165 т/га, азота -7,92 т/га, на пашне соответственно 124 и 5,93 т/га.. В целинной почве максимальное содержание общего азота отмечается в верхнем 10 см слое, где под влиянием мульчи из растительного опада создаются благоприятные водно-воздушный и тепловой режимы. С глубиной содержание азота падает и снижение его на пашне в сравнении с целиной составляет в слое 0-10 см -32%, в слое 10-20 см -20%. На старопахотных почвах содержание нитратного азота почти в три раза выше по сравнению с целиной, что обусловлено высокой интенсивностью процессов нитрификации в условиях систематических обработок почвы. Валовое содержание фосфора и калия в пахотном слое пашни и целины практически одинаково.

Орошение оказало определенное влияние на химический состав черноземных почв: за 10 лет полива нормой 20-30 мм не изменило содержание гумуса, фосфора и калия, тогда как нитратного азота на богаре в 2,5-2,9 раза выше, чем на орошаемых почвах. Изменения содержания его в зависимости от норм полива не прослеживается (табл. 5).

Исследование зависимости нитратного и аммиачного азота от норм полива и их изменение по слоям почвы проведено методом линейного регрессионного анализа.

Таблица 5 - Содержание нитратного и аммиачного азота в зависимости от норм полива, мг/100 г почвы

Глубина, см

N-NO3-

N-NН4+

Богара

0-20

5,45

7,34

20-40

8,50

10,20

Норма 20 мм

0-20

2,12

5,14

20-40

3,01

7,32

Норма 30 мм

0-20

2,75

6,55

20-40

3,13

8,42

Норма 40 мм

0-20

2,41

7,14

20-40

2,35

8,09

Норма 50 мм

0-20

2,55

7,38

20-40

2,92

8,45

Полученная зависимость содержания аммиачного азота для слоя 0-20 см имеет вид:

К = 3.997 + 0.073 * Р(1)

R2 = 0.88 F = 1024,

Где К - содержание аммиачного азота мг/100 г почвы,

Р - норма полива в мм,

R2 - коэффициент корреляции,

F - критерий Фишера.

Аналогичная зависимость для слоя 20-40 см имеет вид:

К = 6,99 + 0.031 * Р(2)

R2 = 0.56 F = 175.

Высокие значения коэффициента множественной корреляции R, равные 0,94 и 0,75 для уравнений 1 и 2 соответственно, показывают наличие тесной зависимости исследуемых характеристик. Приведенные данные говорят о том, что орошение существенно снизило содержание азота по сравнению с богарой, но зависимость уменьшения его от поливной нормы не прослеживается. Статистический анализ с использованием t-статистики показал, что на 95% уровне доверительной вероятности отсутствует различие в значениях содержания нитратного азота от норм полива. В то же время для аммиачного азота на 95% уровне значимости такие различия достоверны.

Исследования по выносу элементов питания многолетними травами выявили, что наибольшие отчуждения основных элементов питания отмечены при поливной норме 30 мм- азота- 133,3 кг/га, фосфора -44,7 кг/га и калия -118,7 кг/га. Продуктивность культуры составила 6,98 т/га, это почти в два раза выше, чем на богаре.

Для изученных почв характерно преобладание Са2+ в составе поглощенных оснований и особенностью этих черноземов является то, что в его составе велик удельный вес Mg2+, в полуметровом слое почвы содержание магния составляет от 23 до 37% суммы обменных оснований. Отношение Са2+/Mg2+ в пахотном слое чернозема обыкновенного составило 3,3-2,7 и с глубиной оно сужалось и в слое 60-100 см составило 1,1-0,8. Начиная с глубины 60-80 см, отмечено проявление Na+. (таблица 6).

Таблица 6 - Влияние орошения на содержание обменных оснований в черноземе обыкновенном

Вариант

Глубина,

см

Обменные основания, мг/экв на 100 г почвы

Ca:Mg

Са2+

Mg2+

Na+

сумма

Богара

0-10

18,0

5,4

не обн.

23,4

3,3

10-20

16,7

6,2

-

22,9

2,7

20-40

15,0

6,2

-

21,2

2,4

40-60

10,9

7,7

-

18,6

1,4

60-80

8,7

8,2

0,4

17,3

1,1

80-100

7,2

8,6

0,4

16,2

0,8

Орошение, норма 30 мм

0-10

17,2

4,9

не обн.

22,1

3,5

10-20

17,0

7,3

-

24,3

3,3

20-40

14,6

6,5

-

21,1

2,2

40-60

10,0

7,5

-

17,1

1,4

60-80

8,1

8,0

-

16,1

0,8

80-100

7,3

8,9

0,4

16,6

0,8

Орошение, норма 50 мм

0-10

14,1

5,9

не обн.

20,0

2,4

10-20

13,9

6,8

-

20,7

2,0

20-40

12,8

7,1

-

19,9

1,8

40-60

10,7

7,9

-

18,6

1,3

60-80

8,4

8,1

0,3

16,8

1,0

80-100

8,0

0,4

14,9

0,8

Результаты исследований по влиянию различных норм полива на количество и состав обменных оснований (Са2+, Mg2+) выявили следующее: 1) орошение ограниченными поливными нормами в 30 мм не повлияло на уменьшение содержания Са2+, тогда как орошение нормами в 50 мм снизило этот показатель в пахотном горизонте на 5,6 мг/экв на 100 г почвы; 2) в содержании Mg2+ существенных изменений под влиянием орошения не отмечено; 3) под влиянием орошения нормой в 50 мм заметно сужается соотношение Са2+/Mg2+ в верхних слоях почвы.

Проведенный статистический анализ данных с использованием методов регрессионного анализа позволил получить зависимости содержания обменных оснований с глубиной для разных норм полива. Указанные зависимости имеют следующий вид:

РСа = 19.277-0.126* h R2 = 0.976 F = 5125(контроль)

РСа = 18,854-0.125* h R2 = 0.952 F = 2485(полив 30 мм)

РСа = 15,471 - 0.0823 * h R2 = 0.95 F = 1976(полив 50 мм)

где РСа - содержание в почве Са2+ в мг/экв на 100 г почвы,

h - глубина в см.

Аналогичные зависимости для Mg2+ имеют вид:

РMg = 5,238 - 0.0354 R2 = 0.919 F = 1415(контроль)

РMg = 5,366 - 0.0338 R2 = 0.734 F = 343(полив 30 мм)

РMg = 6,201 - 0.0217 R2 = 0,727 F = 330(полив 50 мм)

где РMg - содержание в почве Mg2+ в мг/экв на 100 г почвы.

Статистический анализ полученных зависимостей для Mg2+ с использованием t-статистики показал, что на 95% уровне достоверности все они неразличимы.

Орошение различными поливными нормами вызвало некоторые изменения водно-физических свойств изучаемых почв. Поливы дождеванием с ограниченной поливной нормой в 30 мм (пять поливов за вегетацию) лишь незначительно уплотнили почву по сравнению с вариантами без орошения, не привели к уменьшению содержания агрономически ценных агрегатов, коэффициент структурности близок к неорошаемым вариантам. При мокром просеивании на вариантах с поливной нормой 30 мм количество агрегатов размером более 0,25 мм в пахотном горизонте возросло на 5-10%.

В случае орошения поливной нормой 50 мм (три полива за вегетацию) его влияние на плотность сложения корнеобитаемого слоя существенно, коэффициент структурности снизился почти в два раза. При мокром просеивании количество агрегатов размером более 0,25 мм поливе нормой 50 мм уменьшилось.

Изменения водно-физических свойств почвы под влиянием обработок. Глубокое мелиоративное рыхление способствовало увеличению водопроницаемости орошаемых черноземов в 2- 3.5 раза и уменьшению объема стока в два раза. Величина стока поливной воды зависела от уклона поверхности и способа обработки: отвальная вспашка и глубокое рыхление. При уклонах более 0,1 наблюдался сток как при отвальной вспашке, так и при глубоком рыхлении: от 40,7 до 49,4% от поливной нормы. При уклонах 0,05 -0,1 в опытах с отвальной вспашкой сток поливной воды составлял 38,9%, тогда как при глубоком рыхлении вся поливная норма впиталась. Проведение глубокого рыхления не нарушало структурного состояния чернозема обыкновенного, коэффициент структурности близок к естественным показателям структурности чернозема обыкновенного, что подтверждается статистическими данными.

Влияние комплексных органо-минеральных удобрений (КОМУ) на свойства почв и продуктивность культур. Внесение различных доз органо-минеральных удобрений увеличило запасы гумуса. Различие по содержанию общего азота, валового фосфора и калия находилось в пределах ошибки опыта. Не отмечалось существенных различий по содержанию подвижных форм фосфора и обменного калия, содержание нитратного азота в вариантах с повышенными дозами комплекса органо-минеральных удобрений в 1,7-1,85 раза выше контроля. Изучение последействия органо-минеральных удобрений на пищевой режим чернозема обыкновенного показало, что произошло увеличение подвижных форм фосфора и обменного калия, по сравнению с первым годом после внесения (табл. 7).

Таблица 7 - Влияние комплексных органоминеральных удобрений (КОМУ) на пищевой режим чернозема обыкновенного

Вариант

NO3-

P2 O5

K2O

N

P2 O5

K2O

мг/100 г почвы

валовые, %

Первый год внесения

контроль

1,5

8,8

11,7

0,33

0,27

1,05

КОМУ 2,8, т/га

1,8

7,7

11,9

0,30

0,29

1,10

КОМУ 11,8 т/га

1,8

7,9

14,9

0,32

0,30

1,08

Последействие

контроль

1,0

13,0

18,6

0,30

0,24

1,11

КОМУ 2,8, т/га

1,0

11,6

20,0

0,33

0,23

1,19

КОМУ 11,8 т/га

1,2

14,2

18,9

0,34

0,25

1,12

Максимальная продуктивность зеленой массы кукурузы получена в варианте, где внесено 8,3 т/га удобрения в расчете на сухую массу (табл. 8). Качественный анализ зеленой массы кукурузы показал, что наименьшее содержание нитратов в силосе отмечено при дозе удобрений в 5,5 т/га сухой массы - 447 мг/кг.

Таблица 8 - Продуктивность зеленой массы кукурузы в зависимости от дозы комплексных органоминеральных удобрений

КОМУ, т/га

сухой массы

Продуктивность зеленой массы кукурузы, т/га

Средняя за три года

первый год

второй год

третий год

Контроль

40,8

32,9

20,8

31,5

2,8

49,5

36,9

21,2

35,9

5,5

58,3

41,1

27,4

42,2

8,3

70,6

51,3

28,8

50,2

11,8

-

45,9

27,9

-

НСР05 , т/га при t= 0,95

4,9

3,8

1,6

-

Водный режим орошаемых черноземов. Методика расчета биологически оптимальных и текущих норм водопотребности культур. Расчет норм водопотребности культур велся по упрощенному уравнению водного баланса для минеральных почв при глубоком залегании уровня грунтовых вод. В основу методики определения суммарного испарения с орошаемого поля положен биоклиматический метод А.М.Алпатьева (1965) и С.М.Алпатьева (1967), основанный на использовании корреляционной зависимости между водопотреблением в условиях оптимального увлажнения и изменением метеорологических условий с поправками, предложенными М.Г.Голченко (1978) с учетом особенностей конкретного года.

Динамика запасов влаги в почве при различных режимах орошения на годы расчетной обеспеченности осадками. Режимы орошения многолетних трав складывались в зависимости от влажности почвы и погодных условий. В условиях 1990 и 1992 годов, которые по влагообеспеченности вегетационного периода в целом характеризовались как влажные, водные режимы увлажнения для поддержания оптимальной влажности почвы резко отличались. Если в 1990 году было достаточно одного осеннего влагозарядкового полива нормой 80 мм или одного вегетационного полива нормой 30 мм, проведенного в конце первой декады мая для поддержания влажности почвы в пределах 70-100% НВ, то в вегетационный период 1992 года на варианте осенняя влагозарядка+вегетационные поливы оросительная норма составила 140 мм, а на варианте вегетационные поливы - 60 мм. Это объясняется неравномерностью выпадения осадков - в 1992 году в августе выпало 207 мм, тогда как за весь период вегетации многолетних трав выпало всего 299 мм. В полузасушливые годы, в зависимости от распределения осадков норма водопотребности составила от 30 до 140 мм. 1993 год характеризовался как очень засушливый год, осадков за период вегетации выпало всего 182 мм. Для поддержания оптимального увлажнения почв на фоне с осенним влагозарядковым поливом потребовалось два вегетационных полива нормами по 30 мм, а на варианте «вегетационные поливы» - три полива нормами по 30 мм. В остросухие годы оросительные нормы составили 120 и 200 мм. Во все годы исследований на неорошаемых вариантах, кроме влажных лет, влажность почвы была ниже оптимальных значений. Установлено, что исходные запасы влаги в корнеобитаемом слое почвы, где не были проведены осенние влагозарядковые поливы, ниже оптимальных значений. Осенние влагозарядковые поливы, проведенные в конце сентября, позволяют отодвинуть сроки начала вегетационных поливов на две-три декады.

Суммарное водопотребление и коэффициенты водопотребления многолетних трав. Суммарное водопотребление многолетних трав зависело от режима орошения и погодных условий, складывающихся в вегетационные периоды. При этом водопотребление определялось изучаемыми режимами орошения, а его структура зависела от количества осадков, выпадающих в период вегетации культур. В расчетном слое почвы во влажные годы самое низкое водопотребление наблюдалось на фоне без орошения - от 218 до 318 мм, а самое высокое на варианте с осенним влагозарядковым поливом в сочетании с вегетационным и - 380-403 мм. В остросухие годы самые высокие значения водопотребления были определены на вариантах с осенней влагозарядкой - от 365 до 371 мм. Коэффициент водопотребления можно рассматривать как критерий эффективного использования воды. В наших исследованиях расход воды на единицу продукции резко отличался по годам. Во влажные годы расходы воды на неорошаемых вариантах были высокими от 80 до 99 мм/т. Наименьшие значения коэффициента водопотребления были определены в остросухие годы по всем вариантам опыта (табл. 9).

По данным фактического водопотребления при оптимальных условиях увлажнения и сумме дефицитов влажности воздуха рассчитаны биологические коэффициенты испарения многолетних трав по декадам вегетационного периода. Биологические коэффициенты суммарного испарения изменяются по периодам роста и развития культур. В первой половине вегетации идет постепенное увеличение абсолютных значений коэффициентов и достигает максимума в третьей декаде июня - 0,56. Первая декада июля характеризуется высокой воздушной засухой и биологические коэффициенты суммарного испарения составляют 0,34. Со второй декады июля наблюдается тенденция увеличения коэффициента и достигает максимума в третьей декаде августа - 1,18.

Таблица 9 - Суммарное водопотребление, продуктивность и коэффициент водопотребления многолетних трав

Годы

Вариант

Приход влаги (мм) от:

Суммарное водопотребление, мм

Урожайность, т/га

Коэфф. водопотребления, мм/т

осадков,

поливов

запасов почвы

1990

влажный

Контроль

(без орошения)

324*

96

-

12

4

336

4,2

80

Осенний влагозарядковый полив+вегетационный полив

324

85

80

21

+24

+6

380

9,7

39

70% НВ

324

94

30

9

+10

+3

344

9,6

36

1991

полузасуш.

Контроль

(без орошения)

248

90

-

27

10

275

2,9

95

Осенний влагозарядковый полив+вегетационный полив

248

71

80

23

20

6

348

9,8

35

70% НВ

248

82

30

10

25

8

303

10,5

29

1992

влажный

Контроль

(без орошения)

299

94

-

19

6

318

3,2

99

Осенний влагозарядковый полив+вегетационный полив

299

74

140

35

+36

+9

403

10,1

40

70% НВ

299

87

60

18

+17

+5

342

9,7

35

1993

очень засушливый

Контроль

(без орошения)

182

75

-

62

25

244

3,4

72

Осенний влагозарядковый полив+вегетационный полив

182

49

140

38

47

13

369

10,2

36

70% НВ

182

56

90

28

52

16

324

11

29

1994

полузасушливый

Контроль

(без орошения)

251

90

-

29

10

280

3,4

82

Осенний влагозарядковый полив+вегетационный полив

251

66

140

37

+11

+3

380

9,1

42

70% НВ

251

78

60

18

12

4

323

9,8

33

1995

остросухой

Контроль

(без орошения)

131

66

-

66

34

197

2,9

68

Осенний влагозарядковый полив+вегетационный полив

131

36

200

55

34

9

365

10,8

34

70% НВ

131

45

120

41

41

14

295

11,2

26

1996

остросухой

Контроль

(без орошения)

134

69

-

61

31

195

3,1

63

Осенний влагозарядковый полив+вегетационный полив

134

36

200

54

37

10

371

11,2

33

70% НВ

134

44

120

39

51

17

305

11,7

26

* - в числителе - мм.

- в знаменателе - %.

Связь динамики водопотребления культур с метеорологическими факторами. Сравнение фактических расходов влаги с расчетными по дефициту влажности воздуха и биологическим коэффициентам суммарного испарения показывает устойчивую корреляцию между ними (табл. 10).

Таблица 10 - Сравнение фактических расходов влаги многолетних трав с рассчитанными биоклиматическим методом

Метод

определения

водопотребления

Декада вегетационного периода

Сумма за вегетацию

май

июнь

июль

август

I

II

III

I

II

III

I

II

...

Подобные документы

  • Агрохимическая характеристика светло-каштановой почвы опытного участка. Содержание легкорастворимых солей в водной вытяжке. Агрофизические и агрохимические свойства светло-каштановой почвы под воздействием многолетних трав. Динамика объемной массы почвы.

    курсовая работа [49,2 K], добавлен 18.09.2012

  • Цель создания агрофитоценоза. Влияние видового состава многолетних трав на продуктивность сенокосов. Луга как агрофитоценозы. Исследования по взаимоотношениям травянистых растений, складывающихся в фитоценозах. Требования к луговому агрофитоценозу.

    реферат [43,4 K], добавлен 23.07.2015

  • Определение понятия и сущности почвы как особого природного тела, тончайшего слоя земной коры. Рассмотрение физико-химических и физических свойства почвы. Анализ влияния на состав и свойства поверхностных, подземных вод, всю гидросферу и атмосферу Земли.

    контрольная работа [20,2 K], добавлен 16.11.2014

  • 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

  • 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

  • Химический состав и оценка пригодности животноводческих стоков для орошения. Влияние орошения стоками на агромелиоративные показатели чернозема выщелоченного и на качество кормовой культуры. Экономическая эффективность применения органических удобрений.

    дипломная работа [74,3 K], добавлен 18.07.2010

  • Особенности почвы, ее некоторые свойства. Методы воздействия на почвы. Специфика определения свойств почвы. Мелиорация - комплекс приемов по улучшению свойств почвы. Почва для растений защищённого грунта. Основные правила составления плодородного грунта.

    реферат [15,6 K], добавлен 29.09.2011

  • Почвы плоскобугристых торфяников. Факторы влияния деятельности человека на тундровые почвы Западной Сибири. Меры сохранения естественного почвенного покрова и рекультивации территории тундры. Почвенно-географическая характеристика юга Тюменской области.

    реферат [388,0 K], добавлен 12.01.2014

  • Анализ влияния отдельных факторов на выход валовой продукции многолетних насаждений, динамики и выполнения плана производства и реализации многолетних насаждений. Факторный анализ изменения себестоимости продукции. Анализ качества реализованной продукции.

    курсовая работа [102,5 K], добавлен 19.12.2013

  • Понятие почвы как среды обитания различных микроорганизмов, ее сущность, классификация и свойства. Основные виды, характеристика жизнедеятельности и методы определения состава микроорганизмов почвы, а также их роль в формировании почв и их плодородия.

    курсовая работа [36,0 K], добавлен 21.06.2010

  • Характеристика засоленных почв степной зоны, вовлеченных в активный сельскохозяйственный оборот. Исследование причин вторичного засоления почвы. Анализ воздействия многолетних трав на водно-солевой режим и физические свойства почв. Оросительные системы.

    презентация [566,4 K], добавлен 29.04.2015

  • Технологии обработки почвы под культуру и по уходу за посевами. Сочетание приемов обработки почвы. Способы повышения урожайности кукурузы, турнепса и кормовой свеклы. Интенсификация как способ повышения урожайности. Влияние низкой рН почвы на растения.

    контрольная работа [30,8 K], добавлен 10.09.2010

  • Диагностика почвы по ее морфологическим признакам. Факторы почвообразования, ее морфология. Интерпретация данных состава, физических и физико-химических свойств почвы. Количество гумуса и характер его распределения по профилю. Реакция почвенного раствора.

    курсовая работа [109,2 K], добавлен 28.07.2011

  • 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

  • История, структура и достижения отдела. Влияние многолетнего систематического внесения минеральных и органических удобрений в овоще-картофельном севообороте на плодородие, агрофизические свойства выщелоченного чернозема и урожайность томатов и картофеля.

    дипломная работа [689,8 K], добавлен 30.12.2014

  • Чернозем – тип почв, формирующихся под степной и лесостепной растительностью субореального пояса, гипотезы его происхождения. Градация чернозема по типу, мощности и содержанию гумусового слоя. Его свойства, области распространения и применение.

    реферат [71,8 K], добавлен 30.10.2010

  • Механический состав, основные физические свойства, структура и тип почвы. Санитарно-химический анализ: определение наличия аммиака, нитритов, хлоридов, мочи и экскрементов. Санитарно-биологическое, бактериологическое, энтомологическое исследование почвы.

    курсовая работа [34,7 K], добавлен 21.05.2012

  • Характеристика природных условий почвообразования. Влияние почвообразующих пород на характер почвообразования и на свойства почв. Агропроизводственная характеристика пахотных почв и разработка приемов их рационального использования и повышения плодородия.

    курсовая работа [312,8 K], добавлен 12.11.2014

  • Исследование механического состава и физических, химических и биологических свойств почвы, механизмов самоочищения почвы. Анализ влияния почв на температурно-влажностный режим животноводческих помещений, санитарно-гигиеническое состояние территории ферм.

    реферат [36,1 K], добавлен 24.01.2012

  • 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

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.