Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

СВОЙСТВА СОЛОНЧАКОВЫХ СОЛОНЦОВ ЮЖНОГО ЗАВОЛЖЬЯ И ИХ ИЗМЕНЕНИЕ ПОД ВЛИЯНИЕМ ВЛАГОЗАРЯДКОВОГО ОРОШЕНИЯ

ВАК РФ 06.01.03, Агропочвоведение и агрофизика

Автореферат диссертации по теме "СВОЙСТВА СОЛОНЧАКОВЫХ СОЛОНЦОВ ЮЖНОГО ЗАВОЛЖЬЯ И ИХ ИЗМЕНЕНИЕ ПОД ВЛИЯНИЕМ ВЛАГОЗАРЯДКОВОГО ОРОШЕНИЯ"

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА СССР

МОСКОВСКАЯ ОРДЕНА ЛЕНИНА И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ имени К.. А. ТИМИРЯЗЕВА

На правах рукописи Виктор Павлович ГУЩИН

СВОЙСТВА СОЛОНЧАКОВЫХ солонцов ЮЖНОГО ЗАВОЛЖЬЯ и ИХ ИЗМЕНЕНИЕ ПОД ВЛИЯНИЕМ ВЛАГОЗАРЯДКОВОГО ОРОШЕНИЯ

Специальность 06.01.03 — почвоведение

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

МОСКВА — 1975

сТ/еУ-^-

Диссертационная работа выполнена на кафедре почвоведения Московской ордена Ленина и ордена Трудового Красного Знамени сельскохозяйственной академии им. К. А. Тимирязева.

Научный руководитель — доктор сельскохозяйственных наук профессор Н. П. Панов.

Официальные оппоненты: доктор сельскохозяйственных наук профессор С. В. Зонн; кандидат сельскохозяйственных наук старший научный сотрудник Б. А. Зимовец.

Ведущее учреждение — Почвенный факультет МГУ, кафедра физики и мелиорации почв.

Автореферат разослан « . /¿Г » ЭисЯсь^и} . . 197 6 г.

Защита состоится « Л. » . 197^ г. на

заседании Совета факультета агрохимии и почвоведения ТСХА. £ (& Ъа^

С диссертацией можно ознакомиться в ЦНБ ТСХА. Просим принять личное участие в работе Совета или прислать отзыв, заверенный печатью, в двух экземплярах по адресу: 125008, Москва А-8, ул. Тимирязевская, 49, корпус 8, Ученый совет ТСХА.

Ученый секретарь Совета

академии *

уС^А^-/4— доцент Ф. А. Девочкин

ВВЕДЕНИЕ

В намеченной XXIV съездом КПСС программе.интенсификации сельского хозяйства особое место отведено орошаемым землям как надежной основе в создании устойчивого сельскохозяйственного производства.

, Важный объект мелиорации и орошения ^земель юго-востока Европейской части СССР, представляет собой Прикаспий-ская-низменность. Резкий дефицит влаги является основным препятствием для эффективного развития сельского хозяйства этого региона. В октябрьском постановлении "ЦК КПСС и Совета Министров СССР 1972 года признано необходимым в связи "с сооружением Волгоградского водохранилища начать, в 1974 году основные работы по строительству оросительно-обводнительного канала Волго-Урал с орошением земель Волгоградской, Саратовской, Уральской и Гурьевскои областей. К 1985 году орошаемые площади в этих районах составят более двух млн. га. --уо* / :: ~ ::

Будучи .мощным фактором повышения производительности: почв, орошение вызывает глубокие изменения сложившихся естественных условий, в том числе в направлении и скорости почвообразовательных процессов. Возможно проявление отрицательных последствий орошения (вторичное засоление, заболачивание, образование слитых горизонтов и др.). Поэтому .в связи с разработкой системы мелиоративных' и агротехнических мероприятий по сохранению и повышению плодородия почв особого внимания заслуживают изучение и прогнозирование почвенных процессов при орошении. --4

Определенный интерес представляют солонцовые почвы, которые, занимая 50%' почвенного покрова Прикаспийской низменности, обусловливают большую : комплексность » являются трудным мелиоративным объектом.

Целью наших -исследований: являлось выявление .изменений химических-, физико-химических, водно-физических и. других свойств, солонцовьгх почв и изучение направленности почвообразовательных процессов в них. под »влиянием,; орошения . без проведения коренных мелиоративных мероприятий.

Экспериментальный материал получен в 1972— 1974' годах* на , основе "^стационарных; каблюдёний.^проведенныхГв'составе экспедиций Почвенного института им^Вг,ВГДоку^аепа7:Поле-пые";работы выполнялись'на участке" влагозарядкового ороше- < 11И$Г1(ВЗОгЗ)^Кисловскойг'орос11тель'ноГ1 Гсистёмы Волгоград- ; с кой области."Аналитическая часть Исследований осуществля- : лась'на кафедре почвоведения ТСХА. ч" - • " ,

.. Глава I. ИЗМЕНЕНИЕ СВОЙСТВ СОЛОНЦОВ -- ' , ПОД ВЛ ИЯНИЕМ ОРОШЕНИЯ ; : V : '

• , (Обзорлитературы) " , - ' ~ ^

' Обзор литературы > состоит из двух разделов. В- первом • разделе шзложены литературные сведения?~Ь> возможных»на- { правлениях почвообразовательных:.процессов".в;солонцах:под . влиянием орошения. Рассматриваются в основном •два'проти- -воположных направления в изменении солонцов при^искусст-венном их увлажнении. - ' —" ~ - г'

. . Имеется целый ряд работ,, в которых приводятся данные, * показывающие улучшение орошаемых солонцов и солонцева-г -тых почв при химической мелиорации --или самомелиорацпи ; (II. Л. Орловский, 1934; А. Н. Соколовский, :.1936;?1ТА; МС- Мо-жейко, 1936; В. Л. Ковда, 1937,^1950; Л: Ф. Большаков; 1937; • 1952;. С. В. Зонн, 1937, 1940; Н. И. Усов, 1940; .И. Н. Антипов- - ; Каратаев, 1940, 1946,. 1953; Б. А. Зимовец,А.'-П-Бондарев; 1эй>у К. П. Па к,: 1975 и др.). При гипсовании и. ирименении^дру-" ; гих химических мелиорантов почва почти полностью рассолон- , • цовывается <в первыежегоды ¿освоения.: Поглощающий-комплекс; становится более устойчивым и способствует улучшению структуры почвенной; массы. ;У.1учшаются"т¥кже"-водно*-физи- ; . ческие"; свойства, которые обусловливают;'благоприятный-: во а- * но-солевой -режим.. Одновременное применение'комплекса агробиологических мероприятий (И.-'Н. . Антипов-Каратаев, 1953) способствует быстрейшему закреплению вновь:шриоб- : ретенныХ; свойств солонцовыми почвами и направляют почвообразовательный процесс по пути дальнейшего-^повышения. ; плодородия. -*

Однако имеется немало работ, в.которых отмечается,.что без проведения почвенно-мелиоративных^; мероприятий, на-" \ правленных на коренное улучшение исходных свойств в уело-, * виях орошения, проявляются признаки деградации;.солонцов ; (Н. В. Орловский, 1930; В. В. Акимцов; 1937;гВ.?;Аг|Ковда, Ч ; 1937; А. П. Бирюкова, 1962; В., Г. Ларешин, И.:С.;Кауричеп,' _ 1969; Н. И. Базилевич, В. М: Кураев,, 1972;:- Б: Щ Шевченко, '

.1972; Л. 5гаЬо1сз, К АЫе,1956 и др.)':;ВрУмногих;работаХ: отмечающих: деградацию солонцовых почв, указывается'на', за--" висимость этого процесса от щелочного гидролиза или сопут-;

ствующее образование содыЛ В условиях поверхностного переувлажнения и повышенной щелочности-обычно свойственной .солонцад1, про11Сходит;интенс]1вное разрушение органической и минеральной, массы, увеличивается подвижность крем-нии^олуторных окислов, органического вещества и вынос ЭТИХ продуктов ИЗ верхних ГОрИЗОНТОвХ-у. Хч:'¡.;^Л'С;"''.-^."'.

Второй,раздел включает обзор литературы по вопросу о причинах и механизме повышения, щелочности в орошаемых почвах (К." К. Гедройц, 1928; В. А. Ковда, 1946; А. Г. Вернер, 1948; И. Н. Антнпов-Каратаев, 1953; Э. А. Аблаков, 1957;

A. П. Маландина, 1958; Н. С. Пономарева, 1962; Н. В. Орловский, 1965; А. Хардан,. А. Виттиг, 1965; В. И. Азовцев, 1970;

B. В. Буйлов, 1971; II. И. Базилевич, 1972; Б. А. Зимовец, 1973; J. Szabolcs, F. Mate, 1956; С. Blooinfild, 1969' и .др.). Большинство .исследователей рассматривают; повышение щелочности в солонцеватых засоленных почвах. при орошении как следствие следующих процессов: 1) Диссоциации и гидролиза карбонатов щелочей и щелочных; земель при разбавлении почвенных растворов. 2) Обменных физико-химических, реакций между, кальцием почвенного раствора и -поглощенным* натрием (по Гедройцу). г 3) Биохимических процессов восстановления сульфата натрия сульфатредуцирующими бактериями.. ''''уХ X; Х~ХуухХ:'

В обзоре показано, что, несмотря на довольно обстоятельное изучение особенностей почвенных процессов в орошаемых почвах, до настоящего времени при освоении солонцов не принимаются во внимание отмеченные различия в направленности почвообразования. Кроме того, некоторыегисследователи по-прежнему склонны считать, что орошение, обеспечивая дополнительное увлажнение, тем самым приводит только к повышению почвенного плодородия, особенно в условиях наличия дренажной сети. Процессы деградации орошаемых солонцов до сих пор остаются недостаточно полно изученными;.

Глава 11. ОБЪЕКТ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИИ

• В качестве объекта исследований служили лугово-степные солончаковые солонцы влагозарядкового орошения (ВЗО-З) Кисловской* оросительной X системы в совхозе «Новый быт» Николаевского района Волгоградской области, а также неорошаемые солонцы этой территории. и .-;

-Территория с участком ВЗО-З расположена в пределах северо-западной части Прикаспийской низменности. По природ-• ному районированию она " входит в район озерно-лимаиной депрессии (В. А. Ковда, 1950). Климат засушливый и континентальный. Среднегодовое количество осадков составляет 270—300.мм. .Годовая температура воздуха равна +7,1°.

Рельеф - равнинный с хорошо выраженным . микрорельефом. Микрорельеф представлен небольшими повышениями .и понижениями (западинами). Территория слабо дренирована. Материнские"породы представлены, желтовато-бурыми5 карбонатными суглинками (А. Ф. Большаков, 1937; т А. Бондарев, 1968). Растительность целинных участков отличается большой неоднородностью видового состава, обусловленной сильной засушливостью климата и комплексностью почвенного покрова.- В состав.почвенного комплекса входят: солонцы солончаковые,' занимающие повышенные элемейты рельефа, светло-каштановые солонцеватые почвы, расположенные на микросклонах и темноцветные почвы западин. Солонцы занимают, до 50% площади комплекса, остальные.почвы соответственно по 25%. Грунтовые воды отмечены до орошения на глубине. •6—7м/(В. В. Егоров, Б. А. Зимовец, А. Г. Бондарев и . др., 1965, 1967). Они.имеют разную степень минерализации в зави— симости.от микрорельефа и связанного с ним почвенного покрова. . . ■ . :

-'"Для сравнительного изучения влияния орошения на свойства солонцов в 1971 году были выбраны типичные стационарные участки многолетнего освоения солонцов в богарных условиях (20—25 лет) и крупночекового влагозарядкового .орошения в течение 6 лет (ежегодная норма орошения 3— 5 тыс. м3/га), на которых были заложены парные разрезы. Контролем являлся солонец целинный. ;В результате изменения почвенно-гидрологических условий (подъем уровня грунтовых вод) в ирригационном освоении земель участка ВОЗ-З выделяются два периода, с которыми связана активность процессов почвообразования.

" 1. Ежегодное орошение (1965—1970 гг.). v

2. ^Периодическое орошение (1970—1974 гг.).

Наши исследования относятся ко второму периоду с менее выраженными поверхностными гидроморфными условиями и, по-видимому, с менее активным протеканием почвообразовательных процессов. . . . V

• Целинные солонцы характеризуются следующим строением профиля: гумусовый горизонт,- А—:около Ю'-см;1 иллювиальный горизонт Bj — 15—20 см; - переходный подсо-лонцовый горизонт В2—12—15 см, выделяется скоплением гипса в виде мицелия; горизонт С ci — максимальное скопление -солей на глубине 40—90 см, очень рыхлый, характерной его особенностью является наличие «псевдопесчаной» структуры; •горизонт С с2 —нижняя граница проходит на глубине" 140— .150 см, с глубины 150 см — хорошо выражены скопления,-гнп-.са в. виде пятен или друз. Вскипание от HCl с поверхности.

; В солонцах, ч осваиваемых^ в- богарных .условиях- :н при орошении, иллювиальный, -(солонцовый) горизонт, -переме; шанныи при вспашке \ ;а'Лнадсолонцовым, выделяется' . как Ап- (04-25 см). Морфологические признаки нижележащих го-;, ризонтов в солонцахбогарного освоения,те же, что н.в.целин-; них. На орошаемых солонцах в.результате срезок при планировке; в ' пахотный'?'слой .'частично, может, вовлекаться горизонт В2. "«Псевдопесчаный» горизонт'при орошении уплотнился, утратились его,признаки пескообразности, в сухом состоянии растрескивается-на'мЬщные тумбы. ...-.'■ ...<•..'.

Как на-участке" богарного освоения, так и на участке, вла-гозарядковогч) :орошения коренных ^мелиоративных мероприятий не проводил делопроизводственные культуры воздел ыва-лись в соответствии с принятыми в хозяйстве севооборотами и ;агротехникой.г; : ',; ._,

В солонцах вьГбранных стационарных участков изучались: • Объемный вес-^ методом цилиндров.

Удельный вес Ч-пикнометрически в керосине.. " ; Фильтрация.определялась в цилиндрах. ." ' ' • . Агрегатный,состав г- методом Саввинова. , , Микроагрегативный состав — методом Качинского. . Механический 'состав —методом пипетки с подготовкой почвы по, Качинскому,; V;-- " .

Набухание^—на приборе Васильева. ■ ' ,

Твердость, определялась в полевых условиях .твердомером' Алексеева.'.. ■ ;- г." .'•,.>. «. - ;

Влажность— вёсовышметодом.

ОВ-потенциал определялся в полевых условиях на стационарных площадках потенциометром ППМ-ОЗМ1 платиновыми и каломельными.электродами. * . . •

. рН почвы определялся в почвенной суспензии (1 : 2,5) стандартным стеклянным электродом на приборе рН-3-10. ■ --<•■• ' ; Температура почвы измерялась термометром: Саввинова. , Содержание окисн'ого и закисного железа — в 0,1 н НгБО« вытяжке'с а-а-дипиридилом. г ! . • - ,. - , .

Общий гумус — по Тюрину. " . - |

Общий азот — но Кьельдалю. - ;

Качественный состав гумуса — по Тюрину в модификации В: В. Пономаревой .(1968). - :

Солевой, состав в водной вытяжке,='при соотношении почва : вода = 1 : 5 игваловой химический"состав — по методике, описанной Е. В. Арииушкнной (1961, 1970). " .

. Состав поглощенных;катионов — по Пфефферу (Н. И. Беляева,. 1967). , • > : Подвижные.полуторные-окислы— в вытяжке.Тамма. ; „ Учет миграции подвижных соединений проводился с помощью лизиметров-воронок и лизиметров, Е. И. Шиловой

(1955).. Определение - состава лизиметрических - вод— после разрушения органического вещества перекисыо-подорода. - ■".■

С целыо изучения ОВ-процессов 'при различных режимах увлажнения закладывался лабораторно-модельный опыт про-; должитёльностью в одшГмёсяц.'Для опыта использовались образцы горизонтов Ап ", Вг и СС1 солонца с участка влагозаряд-кового орошения. Почва.увлажнялась по первому варианту до состояния, соответствующего полевой влагоемкостй, по второму варианту затоплялась с В1Ысотой водного столба над почвой в 2 см: Опыт проводился-при комнатной температуре.

Для установления"существенности"изменений наиболее ха-. рактерных свойств изучаемых солонцов при орошении проводились предварительные исследования. В пяти разрезах на разных солонцовых пятнах каждого выбранного ^участка ;по генетическим горизонтам определялись: рН, Сорг. > плотный остаток, илистая фракция, твердость. Полученные данные обрабатывались статистически методом дисперсионного анализа (Б: А. Доспеховг 1968). ;

Глава III : ХИМИЧЕСКИЕ И ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА СОЛОНЧАКОВЫХ СОЛОНЦОВ

И ИХ ИЗМЕНЕНИЕ ПОД ВЛИЯНИЕМ ОРОШЕНИЯ -

1. Солевой состав. О происхождении, накоплении л перераспределении" солей в почвогрунтах комплексных территорий Прикаспийской низменности существует, довольно обширный материал (А. Ф. Большаков, ;1937; Ф. П. Саваренский, 1950;'В. А. Ковда, 1950; И. П. Герасимов, 1951; И. Н. Антипов-Каратаев, 1953; А. А. Роде, 1953; Е. Н. Иванова, 1964; В. В. Егоров, 1967; Б. А. Зимовец, 1970 и др.).'

Результатынаших исследований, согласуясь с ранее опуб-ч ликованными материалами, показали, что в солевом профиле изучаемых солонцов на глубине 40—170 см выделяется зона максимального скопления солей (плотный остаток — 2,5%). В составе солей преобладают сульфаты натрия (рис. 1). Под влиянием влагозарядкового орошения-некоторое количество солей; (около. 75 т/га) вымылось из первого 'метрового слоя. Хлориды вымыты на большую глубину, чем сульфаты,'которые сохранились в верхнем метровом слое и; частично поднимаясь в условиях периодического иссушения, обусловливают засоление в подсолонцовом горизонте. 2 :

. В '.результате орошения - происходит. заметное подщелачн-вание пахотного горизонта по сравнению с солонцами богары (с 1—1,5 до 2—2,5 мгэкв НС03-) . ~ ^ -

■ : Гипс образует два устойчивых максимума. Один приуро-, чен к горизонту Вг,-его запасы в слое .0—50 см составляют

около 30 т/га. Второй залегает.на глубине 1,6 м. Карбонатный и гипсовый профили при орошении почти не изменились. Наблюдается лишь частичное, вымывание из метрового слоя тип-, са, находящегося в рассеянном состоянии.

^•Уровень грунтовых вод при орошении повысился и временно стабилизировался как на орошаемом участке (на глубине З-г-3,5 м), так и на соседней неорошаемой территории (на глубине 4—5 м). Процесса поверхностного вторичного засоления от грунтовых'вод при глубине'3—ЗДм'не^наблюдается.иМине-: рализация грунтовых вод увеличивается ; незначительно ; за счет растворения солей засоленных горизонтов при повышении их уровня и за счет частичного привноса солей (в основном хлоридов) из верхних горизонтов фильтрующимися орошаемыми водами. :у; У-;,. . -V •' -л';

2. Состав поглощенных оснований. Сумма поглощенных оснований составляет 20—25гмгэкв, что* вполне соответствует ■ довольно большому.количеству илистой фракции (до 35%). В составе поглощенных оснований верхних горизонтов преобладает кальций : (40—45%)- При значительных количествах обменного натрия в солонцовом горизонте (до 37%) содержащие его вниз по профилю ;возрастает вдвое.-Такое;увеличение обусловлено сильным засолением подсолонцовых горизонтов сульфатом натрия. При ."орошении в результате обменных реакций между; кальцием" раствора и натрием поглощающего" комплекса происходит образование соды, что . и наблюдается в пахотном -горизонте орошаемого- солонца. Сода служит причиной повышенной растворимости гумусовых веществ н минеральных соединений; Магний и калий распределяются по профилю более равномерно и составляют соответственно 20—30%' и 3—4%. В горизонте Вг орошаемых солонцов произошло увеличение поглощенного кальция с 11—16% до 35—45%'за счет вытеснения обменного натрия кальцием гипса^ имеющего на-этой^глубине свой первый'максимум. Во всех .•другйхторизонтах существенных изменений состава поглощенных оснований не произошло. ^ -'■' ' -3. Качественный состав гумуса/С^ гумуса в верхних горизонтах солонцов, как правило, не превышает 2%. с глубиной его количество постепенно уменьшается (табл. 1). Гумус гуматно-фульватный, что объяснется диспергирующим действием поглощеннопэ натрия (И. . В. "- Тюрин, -1937; Л. Н. Александрова, 1914;'И. С. Кауричев, Н. П. Панов, 1957; М. М. Кононова, 1963; Н: П. Панов, 1972). Содержание негид-ролизуемого остатка довольно высокое (более 50 %) ^ - ^Результаты исследований показывают определенную зависимость запасов,. группового и фракционного составов гумуса в рассматриваемых солонцах не только от: генетических особенностей исходных почв, но и от развития современных внут-

Т а б л и ц а • 1 ■

Групповой состав гумуса солончаковых солонцов . : (в с/о от общего углерода) ■■■_"■

Горизонт и С, Л ; • Сумма .. ГУМИНОВЫХ; КИСЛОТ, -- Сумма -. : фульво- КИСЛОТ С г * К ■ " Негидролн-. зуемый остаток

глубина,' см- Сф.к.

' '7 " Целина (разрез 1) ■

Л~ - 0—10 В, 10—20 В2; 30—40 Сс, , 50—60 ' 1,16 0,81 0,56 0,38 * -21,98 - 18,75 14,46 . 17,63 Г ' 26,02 \ 21,86 * V ; 28,74 -: . -- 30,00 .0,84 0,86 0,50 ' ■ 0,59 52,00 59,39 - 56,80 V 52,37

Богара (разрез 6) . ' Г

Лп 0-20 В2 ;, 30—40 ,: Сс, 50-60 • ' .• Г • • • , • X -' • .• ' . 1,08 0,71 - 0,40 : 20,36 , 16,19 • 13,00 * 21,79 22,40 26,50 0,930,72 ' 0,50 ' 57,85 61,41 ! 60,50 .Г , " : .. ..; _ / -

ВЗО (разрез 11) - - ■ ■(• 51,81 ' ■ 58,22 .. !■ . 61,26 . :

Л„ 0—20 - • В2 30—40 Сс1 '50—60 ;.. 0,92 0,45 0,32 22,32" 17,31 ■ ■ 12,81 ■ 25,81 -'24,44 .. 25,93 0,86 0,71 . 0,50 . 1 . -

рипочвенных процессов при орошении. Вл'агозарядковое: оро: шенне вызывает интенсивную-минерализацию ^органического вещества; снижение содержания гумуса и некоторое изменение его состава: Количество негидролизуемого остатка уменьшает--ся'за" счет ■разрушения~связей гумусовых веществ,с минеральной частью почвы, причиной чего' является щелочной гидролиз и восстановительные процессы. Подвижные формы гумйно-вых кислот, вероятно, пополняются за счет, освобождения их из "негидролизуемого остатка. Фульвокислоты распределяются по профилю солонцов.более равномерно, что связано с миграцией подвижных их форм. ; " „;' 77-''

4. Валовой химический состав. Распределение полуторных окислов и БЮг валового состава в верхней части почвенного' профиля целинного солонца носит элювиально-иллювиальный характер. Накопление в горизонте В1 и частичное в горн-зонте В2 может, объясняться как выносом продуктов разруше-, ния алюмосиликатных минералов из надсолонцового горизонта, так и за счет внутрипочвенного выветривания. Под влия-" нием- 6-летнего влагозарядкового орошения существенных изменений в валовом составе изучаемых солонцов не произошло. • • • - ■

47t)

H rpyu loetui ,веды

1«со;шс1- msormtZÙ'

рис.1. Солевые (I) и кярвонлтиые (а) щщ>щк/ солончаковых солонцов a-PniPíi I {иелина), б-ptipei 6 (богяр*)^ Л-/>йи>в) // (630)

pH Eh

М f «А

10,ь S00- 'И

Я»- «м- . 20

зм- •

200 \ / iS' гор An ■ 1«

»0 (оо- \ ^^ ^./.Л ____ ■ »

-«004

•ЛИ).

/С,О, ш- ■ «•

Ц5. <00. Дг — — — —-а _ —_---- ~ —— • ад-

9,«- ма . а-

11 too N. пр. Сс, ■ 10 ■

«.в- 100 -•i •

' I S t ID 11 go

CPOKU HA5AH)AeHUQ (x ни)

-- ОвЛ (El, ьъу ----Fe,0, // \

— P" ---FeO ("У'ЙЦ/

рис i Диилмипи ОВП, рИ, шисного u окиснога шелая в солончаковом солание надельного опыта при затоплении

Глава -IV. ВОДНО-ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА- Ч

СОЛОНЧАКОВЫХ СОЛОНЦОВ И ИХ ИЗМЕНЕНИЕ : - • ПОД ВЛИЯНИЕМ ОРОШЕНИЯ

, . Водно-физические свойства почвы находятся в тесной взаимосвязи с общей направленностью почвообразовательных процессов и играют важную роль при характеристике мелиоративных '"объектов. В. А". Ковда (1971) отмечает, что в про-;цессе"длитёльного орошения, наряду с проявлением-таких неблагоприятных свойств почв, как вторичное засоление и забо-'лачкваниевозможны случаи чрезмерного уплотнения ^ и сли-тообразования. -у 1

^ Полученные данные физических свойств почв согласуются с исследованиями А. Ф. Большакова, В. М. Боровского (1937), А. А. Роде и М. Н; Польского (1961), А. Ф. Бондарева (1968) в том, что изучаемые солонцы имеют резкую дифференциал цию плотности-сложения (рис. 2). В профиле заметно выде-. ляется «псевдопесчаный» горизонт с очень низким "объемным весом'(1,05—1,10 г/см3): Под влиянием влагозарядкового орошения происходит сильное уплотнение этого горизонта (объемный/ вес увеличивается до 1,41—1,44 г/см3). По механическому „составу солонцы являются тяжелосуглинистыми, круп-ноиылеватыми, илистыми. Максимум ила приурочен к солонцовому, горизонту. С глубины 60—70 см распределение ила довольно равномерное." Интересно отметить, что в «псевдо-Л1есчаном» горизонте илистой фракции не меньше, чем в нижележащих слоях. ......

При относительной.стабильности механического состава в солонцах с небольшим сроком орошения произошли некоторые изменения в микроагрегатном составе горизонтов В2 и С с1." В горизонте Вг увеличилось содержание водопрочных агрегатов,^"что'объясняется влиянием гипса, который содержится в этом горизонте и в' условиях орошения имеет повышенную растворимость. В горизонте СС1 более крупные микроагрегаты разрушились. Это, по-видимому, связано с вымыванием некоторого количества сульфата натрия, ранее оказавшего каогу-лирующее действие на глинистые частицы и обусловливавшего пескообразную структуру (А. А. Роде, М. Н. Польский, 1961).

Известно, что сильная набухаемость является одним из неблагоприятных свойств.солонцов. Э. А. Корнблюм и И. Н. Любимова (1971), рассматривая механизм слитообразования в орошаемых почвах, отмечают набухание как один из факторов .уплотнения почв. Верхние горизонты изучаемых солонцов по емкости и по максимальному набуханию значительно превосходят нижележащий «псевдопесчаный» горизонт. Следовательно, разность давления набуханий направлена к горизонту СС1 ,

что способствует увеличению его плотности, ■ ■,.-•

- Уплотнение «псёвдопесчаного» горизонта при орошении происходит под действием следующих факторов: выноса солей, давления набухания и собственного веса вышележащих слоев, усадочных сил при высыхании,' веса обрабатывающих орудий, и других. "

'.•■■■ Изменение в плотности сложения солонцового профиля привело к заметному-изменению водопроницаемости — главной мелиоративной характеристики орошаемых почв. В целом водопроницаемость изучаемых- солонцов по оценочной шкале НГ Л.'' Качинского : (1958) является - неудовлетворительной (табл. 2) . Более высокая-фильтрация > пахотных горизонтов в солонцах богарного освоения - и- влагозарядкового орошения может объясняться нарушением естественного сложения со: лонцового : горизонта при-вспашке : (А: Ф. Вадюнина; ; 1970). При увеличении .плотности сложения «псевдопесчаного» горизонта сокращается и _его водопроницаемость, что, в свою очередь,* благоирилтствует-застою оросительных вод на солонцовых пятнах. '.'-"' • "

Т а б л н ц а. 2

Фильтрация солончаковых солонцов (мм)

.. .. -"--> . Глубина определения, см ^ , , Время наблюдений (часы) ■

Горизонт . . „ 1 - * 2 3 - за ¡3 часа

■■■■- Целина (разрез 1)

А' 0—10 - -1,8 2,4 2,8 ■ • 7,0

В, 14—21 9,4 2,6 2,0 14,0

В2 33—43 0,5 0,6 " 0.4 1,5

СС1 60—70 - . - 8,2 9,0 . 9,0 , 26,2

. " Богара (разрез 6) ^

Ап 0—10 45,4 39,0 ) . 37,2 121,6

в2 32—41 1,9 - 0,6 - ,'0,4 - 2,9

Сс1 " , 60—70 ..... 3,7 ' ' 4,0 ■ V 3,6 .11,3

, ; ВЗО (разрез 11)

А„ 0—10 •78,0 59,0 54,0 191,0

в2 ЗСХ-40- * 3,3 2,4 1,8 -: 7,5

Сс1 60—70" " 0,2 . ' 0,6 ' ' 0,6 1.4

10

Глава "V./ ИЗМЕНЕНИЕ ОКИСЛИТЕЛЬНО-ВОССТАНОВИТЕЛЬНЫХ УСЛОВИИ СОЛОНЦОВ ПРИ

ОРОШЕНИИ .

•В затопляемых почвах условия" аэрации изменяются в широких пределах, что, в свою очередь, вызывает-резкие колебания окислительно-восстановительных процессов.-Исследованиями сотрудников кафедры почвоведения ТСХА; (С. П. Яр-, ков, И._ С. Кауричев, Н. Н. Поддубный, 1956; И. С. Кауричев, И.. П:.Панов, 1957; М. Н. Першина, А. А. Зенин, 1958) установлено, что почвы солонцового комплекса подвергаются временному избыточному увлажнению, которое приводит, к снижению ОВ-потенциала и возникновению : восстановительных процессов. Величина ОВП ниже у сильносолонцеватых почв и солонцов по сравнению с несолонцеватыми почвами:

.Изучение динамики ОВ-процессов, проведенное нами в те-' чение 1972 и .1973 годов,- показало, что солонцы целинные и осваиваемые в условиях богары характеризуются высокими показателями ОВП (ЕЬ 450—600 мв). В обычные по увлаж-нению'годы признаки восстановительных процессов в этих почвах-не наблюдаются. На; участке влагозарядкового орошения при естественном увлажнении ОВ-условия также'характеризуются полным преобладанием окислительных процессов. -. В годы исследования на полях хозяйства влагозарядкового орошения не проводилось. Вся вода оросительной системы по причине сильной засухи 1972 года использовалась на регулярном орошении. Поэтому в 1973 году дальнейшие наблюдения проводились на опытной'площадке ВЗО-З-при затоплении нормой 3000 м3/га. В течение двух дней, когда площадка находилась в затопленном состоянии, падение потенциала составило: 200 мв. На третий день в результате бокового оттока вода с площадки исчезла и показания ОВП приблизились к исходным. -'■/ " '•

В, модельном, опыте через 2—3 недели после -затопления наступили устойчивые восстановительные процессы во всех горизонтах (рис; 4) . .Наиболее резкое снижение ОВП наблюдалось: ч„:в более гумусированных ^пахотном и В2 горизонтах (к концу опыта показания ЕЬ снизились до—180^—210 мв). В •условиях избыточного увлажнения накопление закисного железа происходило только в пахотном горизонте, отличающегося сильной расшатанностью минеральной части и более высоким содержанием гумуса. Максимальное его количество соответствовало мшшмальным значениям ОВП. В первые 10— 15 дней после затопления наблюдалось проявление жизнедеятельности аэробных микроорганизмов за: счет кислорода воздуха,' защемленного в почве. Начальная депрессия, вероятно,, связана с повышением щелочности.

И

; - Щелочность- при * избыточном:, увлажнении в. течение' месячного срока; повышалась .дважды. В начале.затопления^ повы-V; шепие щелочности происходило. вероятно. за счет разбавления " минерализованных^раств0р0в5* hí физико-химических - реакции обмена: (БлЛ:^имовец,:;^73,71974;ЬЮ.' А^лагаый, ЛЛ974) . .* Затем, через 2^3"недели,,при^нас^плении'устойчТтых восстановительных .условий, - она" .увеличилась,'; видимо, задсчет *вос-^С становления ЫагЗО^сульфатреду^^ м'ожностьобразования'соды.такилГпутем^ цеватых -^ почвах^отмечёна^Дицёлым-^

, (Л. Р. Вернер,»1948;ЩгНЛА^ Э/А:"'Лб-

<лаков,*' 1957;. Hí С: *Пон0мЪрева1%19б2;\-.Н?-В1: Орловский,*: 1965; •• В.:В. Буплов^197пН.~^C.;KHC^HOBlll^4;^¿Szabolcs,:E.fMate, 1956; ВloomfilÜ; 1969.V; др>)УНаибол^^

ся- щелочность* в* пахотном горизонте." При"-влажности,'- равной полевой влагоемкости, восстановительные -'Процессы - пе^про:, являлись (рис. 3). Не наблюдалось Bi данном . случае jiiv по-С, вторного повышения щелочности. * - ~ - 1 • \ -

Гл ава VI. СОДЕРЖАНИЕ ПОДВИЖНЫХ ОКИСЛОВ И ?

СОСТАВ ЛИЗИМЕТРИЧЕСКИХ ВОД . • ;;

\Известно,.чтоизучение"»состава, количеств^}и.масштаба миграции подвижных^соёдинений способствует выявлению на-; правленности-"современныхv почвообразовательных.процессов. ¿ Исследованиям1гВрЗ^Кёллёрман,)И.1Г.* Цюрупа (1967) показано,- что;вытяжка;Там.\тГ которую|мьгприменяли в качестве >. реагента, характеризуетлобщёё\количество: подвижных .соеди-. : нений кремния- и полуторных окислов ¿почве:„"/-'-.V 'Vjur. " •>. ■ Изучаемые-солонцы»характеризуются 'небольшим содержа- : нием подвижных Si02;HfR203;-(табл. 3)*,-что определяется вы: сокой степенью их:засоленн0сти: При орошении, в;связи с рез-.-.; ким изменением условий 'увлажнения,-их*содержание в пахот- -ном .горизонте несколько^,увёлтп1л0сь.?'Вызвано это тем,- что \ в орошаемых солонцах ¿через нед ел и'после затопления* возникают -.устойчивые; восстановительные-¿условия и ■ связан-, ные с ними процессы; повёрх11остного, г"оглеения,-способствую-щие' освобождению ' - и - накоплению ■•"' полуторных окислов Ц (И. С. Кауричев>.1974). - л• . _ " - " Л

Одной из-причин .увеличения -подвижных - соединений >.яв-ляются также процессы'гидролиза алюмосиликатов в условиях -повышенной дисперсности ^минеральной; части'солонцового^го-ризонта.и.щелочной;ёреды, ;ус11Л1шающихся^в-условиях донол--нительного^увлажнения ;(Н-'; И.' Базилевич; 1967)•, - По нашим ^ данным,* резко повышается щёлочность,*а следовательно^ и бо-.; лее интенсивно; проявляется'' щелочнЬй''гидролиз в ' пахотном » горизонте. ■;

■. Таблица

Содержание подвижных 8Ю2, Ре203, А1203,-МпО-(по Тамму) в солончаковых солонцах (в мг на ТОО г почвы)

--Горизонт И " глубина, см ; ^ БЮг : ИгОз Ре203 А1г03 МпО

А 0—10 целине

- ' 200 500 194 - 306 . 36

В| 10-20 240 490 182 308 31 '

В2 30—10 235 478 210 268 36 -.-,

СС1 ■ 00—70 205 530 218 312 30

Сс2 110—120 200 '402 182 220 22

С' 190—200 , 145 450 214 236" 28

Богара ' (разрез 6)

Ап 0-20 130 522 ■192 ■ 330 • 40

В2 - 30—40 270 580 • 240 340 ■ 36

СС1 60—70 - 205 , 491 201 290 . 26

Ссз 110—120 200 450 194 236 22

С 190—200 160 ■ 460 - 202 • ' 258 ' 20

ВЗО (разрез 11)

Ап С—20 • 300 755 295 460 70

В2 30—40 ' 220 482 190 292 48

Сс1 60—70 255 • 502 ■240 262 45

Ссз 110—120 210 362 172 190 . 32

С 190—200 : 236 456 250 206 : 40

Таблица 4

Миграция веществ с лизиметрическими водами в орошаемом солончаковом солонце, кг/га (разрез 11)

Горизонт и глубина, см

х о 3 а я Е

3 о 5 .

5; О О. О

о. га о и Я е- у

л

БЮг Л1£Оз Сумма ■минера, них веществ С орг.

а

Оросительная вода

755 нет нет нет

Лизиметрические воды

755

759

Ап 0—30 12149 43 ■ 40 17 12249 123 12372

в2 0—50 24254 42 43 18 21357 273 24630

Вынос— поступление ■ • -

А„ 0—30 — 11394 —43 —40 — 17 —11495 — 119 — 11613

В2- 0-50 —12105 —3 — 1 — 12108 —150 — 12258

-/: Исследования лизиметрических сод ' (табл. 4), обогащен-, ных; не только водорастворимыми солями.Хно и.подвижными формами БЮг, ИгОз ,*и органического вещества, свидетельствуют о значительном разрушении'органической и минеральной массы: -пахотного (Л-ЫЗ1) горизонта, которое происходит обычно при процессе деградациипочвХ;„В подпахотном горизонте (В2):разрушение минеральнойУчасти;гне: проявляется и миграция кремм^^полуторных- окислов.не обнаружена. Это-является следствием : большого количества- водорастворимых: солей и гипса, предупреждающих процессы разрушения минеральной части почвы.

-Таким образом, деградация-солонцов при влагозарядковом орошении идет под воздействием'процесса;щелочного гидролиза минералов, растворения и диспергирования органической части почвы (типичный процесс'осолодения) ^усиленного временным поверхностным оглеением> ■ -

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

; 1. Солончаковые солонцы, занимающие до 50% почвенного, покрова .. изучаемой территории,■.•: характеризуются неблагоприятными химическими, физико-химическими,/водно-физическими и другими свойствами. В поглощенном" состоянии содержится. значительное количество обменного натрия (в солонцовом горизонте' 30—40% ;ьв^под солонцовых Х- 50—60%). •На .глубине 40—90 см выделяется «псевдопесчаный» горизонт (С с]) с очень низкой плотностью сложения (1,05—1,10 г/см3).. и высоким засолением .(до 2,5%) .' обусловленным преимущественно сульфатом натрня.-Содержание гумуса-незначительное, .характеризующееся ;гуматно-фульватным. составом.

2. Без проведения коренной . мелиорации 4 водорастворимые соли вымываются; из солонцов очень медленно. Из метрового слоя;за шестилетний .период орошения вымылось меньше половины запасов.солей (75 т/га). При этом происходит резкое подщелачивание пахотного горизонта ' (с 1—1,5 до 2—2,5 мг-эквлНСОз-)':В результате образования соды за счет обменно-: го натрия и разбавления минерализованных растворов. "

" 3. Под влиянием -орошения «псевдопесчаный» горизонт ?(Сс1) ; уплотнился ;и ,водопроницаемость его значительно уменьшилась^ Одновременно происходит некоторое повышение водопроницаемости подпахотного горизонта;(В2).

'4. Наряду с миграцией водорастворимых солей в орошаемых солонцах проявляются 1г более глубокие внутрииочвен-ные. изменения,4 связанные с разрушением как органической, так и-минеральной-массы пахотного горизонта, свидетельствующие о деградаций-солонцов. л • . ■ '• :. :

" Л4 -

4,а) - Разрушение. органического-«, вещества -подтверждается снижением-общего; содержан'ия'/гумуса^ зуемого .остатка:в его?составе.*иНаиболее подвижные'формы гуминовых:-: и - фульвокислот л мигрируют вниз 'по профилю >(вынос*органического вещества* из Лпч горизонта составляет ,119 кг/га)/ -*. - , V

: ч.-;б) -В результате . разрушения "минеральной массы часть подвижных^¡Ог и-ЯгОз накапливается в нахотном горизонте'и одновременно! некоторое их; количество выносится в нижележащие слон4 (43 кг/га^вЮ^; 40 кг/га РегО^'Т 17."кг/га .ЛЬОз) , '5. При застаивании оросительных"'вод в течение 2—3 недель'после, затопления! отмечается устойчивое проявленйе'вос-■ становительных "про_цессов;"которые^обусловливают сульфа-лТредукциккс образованием! соды.;' V

6. Деградация'сблонцов.Гпри.оУошенни^ вием процесса Госолодения,-то есть, процесса щелочного, гидролиза минералов}!;растворения и диспергирования органической .части •- почвы,', усиленного - временным •• поверхностным <.ог-леением. ..С,;!"'-' ^ ; -.;-'

,*.! , 7. - Продукты щелочного : гидролиза и глеевого процесса, .мигрируя:из • пахотного слоя через .горизонт В2,"по-видимому, частично задерживаются в «спевдопесчаном»' горизонте, чго способствует некоторой цементации" и слитости этого1гори-зонта. :Ч:!. - /.'-!; -; ^т; —!

- 8.-Принимая во внимание нерегулярность орошения^в" период,- к которому - относятся исследования, можно ожидать, что при ежегодных влагозарядковых ~ и- вегетационных ^поли-вахбольшими нормами (3—5 тыс.м3/га) отмеченные неблагоприятные процессы почвообразования будут протекать*более интенсивно,-вызывая дальнейшеё снижение.-:■плодородия_оро-шаемых солонцов!^-.- ; ! • ^ ' с * :

- 9. Для предупреждения процессов осолодения, приводящих к разрушению поглощающего комплекса, ухудшению вод .но-физическихи свойств и снижению плодородия солонцов, необходимы ; предварительные ! мелиоративные- мероприятия, обеспечивающие вытеснение и удаление обменного натрия, а также нейтрализацию, образовавшейся, соды (внесение. гипса или - других химических мелиорантов, глубокая " вспашка) По 'данным -.наших исследований, - в> изучаемых - солонцах, на глубине 30-^50 см содержится около 30;т/га гипса. При глубокой мелиоративной вспашке/этот 'запас гипса может обеспечить - коренную мелиорациюсолонцов - и4 повышение их плодородия.. Эффективность мелиоративных мероприятий' может, быть значительно "повышена посевом многолетних трав.и: внесением органических* и минеральных удобрений.'- 1 -

- 10. Не менее/важным условием. успешного освоения/рассматриваемых "солонцов при "орошении является нредотпраще-

иие длительного застаивания оросительных вод, -вызывающее процессы поверхностного оглеения. При ' орошении затоплением в вегетационный период необходимо сокращать нормы полива. Как показывает/ практика орошения-, на Кисловской оросительной системе, более оптимальные условия увлажнения достигаются нормой 1,0—1,5 тыс. м3/га при орошении дожде-' ванием и по полосам.

Учитывая, сложные почвенно-гидрологические условия рассматриваемой территории,; следует иметь в виду, что почвообразовательные процессы в орошаемых солонцах могут протекать в благоприятном направлении, а проводимые в этой связи коренные мелиоративные мероприятия окажутся эффективными при условии успешного решения проблемы вторичного засоления. • - ■■,■■* .. • -

По материалам диссертации опубликованы следующие ~ г-.-. работы: V

• 1.' Изменение качественного состава гумуса солонцов южного Заволжья, при орошении. Доклады ТСХА, вып. 198, 1974 (в соавторстве). - ' . ...-

- 2. Изменение водно-физических свойств солончаковых солонцов южного Заволжья иод влиянием орошения. Известия ТСХА,№3, 1975 (в соавторстве). -

Объем 1 п. л.

Заказ 2036.

Тираж 150

Типография Московской с.-х. академии им. К." Л. Тимирязева 125008, Москва Л-8, Тимирязевская ул., 44 .