Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

ДОСТУПНОСТЬ ПОЧВЕННОЙ ВЛАГИ ДЛЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ КУЛЬТУР НА ЗАСОЛЕННЫХ ПОЧВАХ (МОДЕЛЬНЫЕ ОПЫТЫ)

ВАК РФ 06.01.03, Агропочвоведение и агрофизика

Автореферат диссертации по теме "ДОСТУПНОСТЬ ПОЧВЕННОЙ ВЛАГИ ДЛЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ КУЛЬТУР НА ЗАСОЛЕННЫХ ПОЧВАХ (МОДЕЛЬНЫЕ ОПЫТЫ)"

'''^Всетоюэийя Ордеиа Левииа и Ордена Трудового Краевого Знешенм академия сельскохозяйственных наук имени В.И. Ленина

Ордена Трудового Красного Знамени Почвенный институт имени В.*). Докучаева

На правах рукописи УДК 631.432.27 : 631.445.52

кочегкова галина николаевна

доступность почвенной влаги д ш сельскохозяйствиоых культур на засоленных почвах (модельные опиты)

Специальность 06.01.03 - почвоведение

■ Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Москва 1966

Работа выполнена в Ордена Трудового Красного 3 на иена Почвенном институте имени .В.В.Докучаева

Научный руководитель - доктор сельскохозяИствешшх наук Н,Г .Мяааишна

Официальные оппоненты: доктор биологических наук •Л.О.Караачевский

доктор сельскохозяйственных наук А Д" .Бондарев

Ведущая организация - Московская сельскохозяйственная академия _ имени К .А .Тимирязева

Защита состоится " 0 .* 1985 г.

в , и часов на заседания СНецие'ли аировашюго совета Д„020,25.01 при Почвенном институте имени В.Б Докучаева.

Адрес Института: 10901?, Москва. Пыжевский пер,, д. 7.

Сдиссертацией ко* но ознакомиться в библиотеке Института

АвтрреДюра „^ '.. 19В6 г.

Ученый секретарь ' ; Специализированного совета доктор биологических паук,

профессор

1ССо,—-у в,с,оаишсв

. I

Актуальность работы обусловлена широким распространенней процессов вторичного засоления *почв на оро®аемых массивах« повышением минерализации оросительных вод вследствие сброса в реки больших количеств дренажных вод.

Повышение эффективности использования иелиориро ванных земель в целях устойчивого наращивания продовольственного фонда страны - главная задача долговременной программы мелиорации, принятой Октябрьским (198-1 г.) Пленном ЦК ИЮС. Засоление почв на орошаемых массивах является основной причиной снижения продуктивности орошаемых земель, что обусловливает необходимость разработки методов комплексного регулирования водно-солевого режима почв. •

Существующие режимы орошения разработаны для незаселенных почв при исподьаобв.ики пресиих «од. Вопросы обеспечения «л его Я растений на засоленных почвах, а также при использовании на орошение мннералиэованных вод остается малоизученными. Это прежде всего касается вопросов доступности почвенной влаги для растений при разном содержании солей в почвенном растворе и разном их качественном составе!

Цель исследований состояла в изучении влияния состава и концентрации солей в почвенных, растворах на доступность почвенной влаги для растений в вегетационных опытах.

В задачи исследований входило:

1. Установить зависимость содержания доступной для растений почвенной влаги от состава и концентрации солей в почвенных растворах.

2. Изучить влияние химизма засоления почв уа величину максимальной концентрации риэосферного почвенного раствора.

3. Изучить процессы ионного обмена, растворения и осаждения солей, а также баланс солей в почвенных 'растворах лрм поливе растений минерализованными волами в вегетационных опытах.

Проведенкыэ исследования являлись составной часть» работ по заданно 051,01.02 на 1976-1960 гг, "Разработать методы регулирования водно-солевого режима орошаемых почв и дать'рекомендации по более рациональному использованию поливкой воды и применении прогрессивной техники орошения на заселенных почвах".

Научная норизна. I. По экспериментальным данным-установлена ■зависимость содержания доступно» для растений почленно», влаги от

ЦЕНТРАЛЬНАЯ НАУЧНАЯ БИБЛИОТЕКА Моск. сельскохоз ачадемйя мм, К. А. Тникряэоэд .

Инв.

2 ■ ' шиизма и степени засоления почвенных' растворов. 2. Показано* что величина максимальной концентрации риэосферного почвенного раствора существенно зависит от активности иона кальция в почвенном растворе. 3, Обоснована необходимость учета активности иона кальция в почвенном растворе при оценке степени засоления почв. 4. Установлена зависимость коэффициентов селективности обмена натрия-кальция и магния-кальция на сероземе от ионной силы почвенного раствора, состава обменных катионов и влажности почвы. ■

Научно-методическая и практическая значимость работы. Установленные закономерности водопотребления растений на засоленных почвах могут быть использованы при прогнозировании урожайности с.-х. культур на засоленных почвах, а также, при моделировании процессов солевлагопереноса в почвах. На основе экспериментально установленной зависимости солеустойчиеости растений от активности иона кальция в почвенном растворе показана необходимость учета активности иона кальция при диагностике степени засоления почв по электропроводности.-Классификация почв по степени засоления, основанная на показателях электропроводности к активности иона кальция в почвенном растворе, будет более правильно учитывать реакцию растений на разнообразные условия засоления почв. С использованием уравнений термодинамики ионного обмена составлены диаграммы, по которым можно определить доли обменного натрия, магния и кальция а ППК серозема в зависимости от химизма и минерализации почвенных растворов. Результаты исследования обменных реакций позволяет прогнозировать влияние орошения и промывок на состав обменных оснований почв и дать научно обоснованную оценку качеству оросительной воды с учетом специфики яа-тионного обмена на конкретных почвах.

Апройация. Результаты исследований доложены и обсуждены на ■ Всесоюзных координационных совещаниях по мелиорации засоленных почв (Ташкент, 1960; Ура-Тюбе, 1900; Душанбе, 1983), Всесоюзной научно-производственной конференции по использованию минерализованных вод в сельском хозяйстве (Ашхабад,'1900), Всесоюзное научно-производственной конференции "Повышение плодородия орошч-емых почв зоны хлопководства Средней Азии" (Андижан, 1983), У1 Всесоюзном делегатском съезде почвоведов (Тбилиси, 1981) и XII Миц^ународном конгрессе почвоведов (Дели, 1982).

Пу^ликаци*. По материалам диссертации опубликовано 5 работ.

Объему структура работы. Диссертация изложена на^сГ^стра-кицах машинописного текста, включаетЗ,У таблиц и рисунков, состоит из введения, четырех глав, списка использованной литературы {33-?наименоввкий, из котсрыхД&Ука иностранном языке) и приложения,

ОаЮНЮЕ СОДНГЖАНИЕ РАБОТЫ

Глава X. "Влияние засоления почвы на рост и водопотребле-нив растений". В настоящее время сойран обширный фактический материал и установлены основные закономерности влияния к&пиллярно-сорбционного потенциала почвенной влаги на водопотреСление•растений в исследованиях А.Г.Доярекко, С.И.Долгова, А.А.Роде, U.M. Абрамовой, НД4Качинского, И.И.Судницына, Л.Ричардса, Р.Гардне-' ра, Р.С.Слейчера, П.Крамера и многих других ученых.

Водный дефицит у растений на засоленных почвах является основным фактором торможения ростовых процессов (Федоровский, 1953; Рыжов, 1968, 1974; Certly- , 1978; огв*п»яу . «ипля 1980; Alujad «t al. ,1961). Однако изучению влияния засоления почвы на содержание доступной для растений почвенной влаги по-свячено очень ограниченно« число работ (1едоро&екиЯ, 19-19; H*ivl<raon , 1951; Breazeaie , tcc George , 1955). В названных работах исследователи не контролировали состав почвенного раствора и изучали ограниченный набор вариантов по степени засоления почв, что не позволило установить зависимость содержания доступной для растений почвенной влаги от степени засоления *' химизма почвенных растворов:

Во многих работах влияние засоления почвы на доступность почвенной влаги для растений представлено схематически, по аналогии с влиянием капиллярно-сорбционного потенциала (Ajera , 1976; Jam»a et el. , 1982). В моделях солевлагопереноса минимально возможное значение потенциала воды на поверхности корня условно принимают равным потенциалу влаги при эпридании растений на незаселенных почвах - -1,5 мПа ( Chlldo , Hanica , 1975) 4tо является груби*'приближением.

. 'Недостаточно изучен происходящий под транслирующими.куль турами процесс накопления легкорастворимюс солей в ризосфере. В литературе отсутствуют данные ó влиянии химизма почвенных раст-' воров на величину максимальной концентрации риэоеферного почнен

1 • " кого раствора, при которой прекращается обусловленный транспира-шей конвективный солевлагоперенос в почве.

Обзор литературы показывает слабую изученность вопроси» доступности влаги для с.-х. культур на засоленных почвах, что затрудняет разработку методов регулирования водно-солевого режима почв.

Глава П. "Объекты и методы исследования", В полевых опытах сложно контролировать условия засоления вследствие неоднородности распределения влаги и солей в корневой зоне, буферностк почв и влияния грунтовых вод и осадков. Поэтому нами был использован вегетационный метод изучения процессов взаимодействия оросительных вод, почв и растений, позволявший определить доступность влаги для растений при разном составе и различных концентрациям солей в почвенных растворах (Минаяина, Кочеткова, 1983). Растения выращивали в вегетационных сосудах на незаселенной почве при поливе пресной водой. Когда растения достигали определенной стадии развития и вся почва, в сосудах была густо пронизана корнями, начинали полив минерализованной водой. Полив минерализованной водой осуществляли по весу, по мере расхода влаги на эвало-траиспирацию, постепенно замещая пресный почвенный раствор, минерализованная вода была' внесена в каддыЛ сосуд в объеме наименьшей влагоемкости, полив прекращали. Поверхность почвы в сосуде залипали легкоплавкой мастикой. При достижении стадии устойчивого полного завядания растение в сосудах срезали и определим сухой вес надземной части растений. Определяли влажность почвы в сосуде и состав почвенного раствора.

Почвенный раствор вытесняли спиртом и определяли концентрации ионов в почвенном растворе (Арицушкина, 1970). Оптическую плотность почвенных растворов измеряли на спектрофотометре СФ-1А при длине волны 465 ммс (Орлов, 1066), содержание углерода органических веществ в почвенном растворе определяли методом Тюрина со спектрофотометрическим окончанием (Дьяконова, 1977). Электропроводность почвенного раствора, рассчитывали способом " кусочно-ли?!еИной аппроксимации ( Ке «Ъ »1. , 1970), активность ионов и концентрации свободных ионов я ионных пар рас- . считывали на ЭЁМ по программе Со«рово1 (Пачепский, Понизорский, 1978), осмотическое давление почвенного раствора рассчитывали -по предложенному нами способу расчета (Кочетнова, Минааина,1Э81).

В образцах почв после вытеснения почвенного раствора опре-

дел «ли состав обменных катионов методом Пфеффера.

В качестве субстрата для рас-текий в вегетационных опит ах использовали образцы пустынной песчаной почвы (район озера Туэ-кане) и типичного серозема (Ломакинское плато), отобранные из верхнего 10-сантиметрового 'слл*. Физико-химические * водно-физические свойства почв определены по общепринят!* методикам (Ари-нуажина, 1970; Бадданина, Корчагина, ГЭ7Э). Почвы неэасозеимые, настенные основаниями, содержат карбонаты. Содержание гумуса в почвах невысокое - 0,2< в пустынной песчаной почве н 1,Л в сероземе. В ПГЖ пустынной песчаной почвы содержится 45< обменного калымя, 45!? - обменного магния, 8% - калия и ЪХ - натрия, емкость поглощения составляет 3,62 мг-акв/ЮО г. В ППК серозема содержится 70? обменного кальшя, 11% - магния, - калия и - натрия, емкость поглощения - 7,06 мг-акв/100 г почвы.

Пустынная песчаная почва содержит частиц более 0,1 мм -24,менее 0,01 мм - 9,4%, менее 0,00Г мм - б,^. Содержание тех же фракций частиц в сероземе составляет 31 и 11 ,СгС

соответственно. Наименьшая влагоемкость серозема - 22,6^, пустынной песчаной почвы - 15,Ш Почвенная влажность завддания составляет 7,на сероземе и 3,3"? - на пустынной песчаной почве. Зависимость капиллярно-сорбционного потенциала почвенной влаги от влажности почв определена на прессе Ричардса.

В вегетационных опытах с ячменем Унумлм-Арпа нсш/гывались растворы хлорида натрия, хлорида магния, сульфата сатрия и сульфата магния с концентрациями О; 0,2; 0,5; I; 2; 4; б;0; 10 я т.д. вплоть до 50. г/л. Доступность почвенной влаги для различных по солеустойчивостн с.-х. культур (ячмень Унумли-Арпа, овес Наржекий-943, озимая рожь Чулпан, озимая пяеница Санзар-2, Просо Веселоподолянское-559, горох Неосыпающийся-1, подсолнечник Восход) изучалась на пустынной пеоявной почве, орошаемой хлоридно-натриевыми водами.

Экспериментальные данные обработаны с применением методов ■ математической статистики на ЭВМ в лаборатории математических методов Почвенного института им,. В.В.Докучаева,

В главе И "Влияние орошения минерализованной водой на почву и состав почвенного раствора" рассматриваются процессы обмена катионов между оросительной водой и почвой, растворения или осаедения кальцита и гипса, растворения органического вещеетм ' почвы, поглощения влаги и солей растением к другие прсч.^ссн, с

с, st

100 80 60 40 20

я

* *

* :

\s*

* *

* , л * л A

.ДА

.fc, . )f: К* ** * - ,Ьд

о - I * - 2 • - 3 л - 4

0 200 400 600

Концентрация солей в оросительной воде, мг-вкв/л

Рис. 1. Концентрация солей в почвенных растворах 1С) в $ от количества солей, поступивших в почву при орошении серозема минерализованным водами хлоридно-натрие-вого (I), сульфатно-натриевого (2), хлоридко-магияе-вого (3) и сульфатно-магниевого (4) состава.

результате которых формируется состав равновесного почвенного раствора»

Данные расчета баланса солей в почвенных раствора* ftp*водятся яа рис. I. При орошении почв хлоридно-натряевыии и хлорид-но-магниевыми водами с концентрациями 10-20 мг-экв/л (0;2-0,5 г/я У растениями поглощается 90-95$ внесенных в почву солей, что составляет 0,02-0,1 мг-^кв/ХОО г почвы.'При дальнейшем рос-, те минерализации оросительной воды поглощение солей иэ почвенник растворов возрастает по абсолютной величине и составляет 0,2-0,3 мг-экр/100 г почвы, но, та« как растения способны изб«-' ретельно поглощать воду и исключать засоляющие ионы, влочвеи,г>м растворе остается 80-90!? солей, внесенных с минерализованной . водой. При концентрациях оросительной вода; превыгомщих IOO wr-wf/я (5-6 г/л), растения поглотают лить небольшую честь внесенных с оросительной водой солей, повтому коли<»отво сол^Й в почвенном растворе составляет около 10036 от внесенных с мин^р».

лизованной водой. В результате процессов ионного обмена почвен-1шв растворы содержат хлориды натрия, магния я кальцил.

При оропенин почв сульфатно-натриевыми и сульфатно-магнне-вшм водами значительное поглощение солей из почвенных растворов отмечается во всем диапазоне изученных концентраций оросительной воды, вплоть до S0 г/л. Поглощение солей почвой обязано образованию малорастворимой соли - гипса.

Семушина к Синельникова <1977), предложившие методику научения солеустойчивости растений в вегетационных сосудах, реко- . меодуют смешивать почву с песком в пропорции 1:1 или 1:2 для. уменьшения влияния ППК на состав почвенного раствора. В наших исследованиях установлено, что даже песчаные почвы обладает буферным свойствами и способны существенно влиять на состав и концентрации солей в почвенных растворах. Поэтому при изучении влияния засоления почв на растения необходимо контролировать состав почвенных растворов в вегетационных сосудах.

Научно обоснованный гтрогноэ изменения состава обменных оснований почв при оропении невозможен без учета специфики кати-ониого'обмена на конкретных почвах.

Проведенное нами.сопряженное изучение состава почвенных растворов и обменных оснований в образцах типичного серозема, ороюаемого водами разного химизма и концентрации позволило рассчитать коэффициенты селективности обмена катионов. Г)ри расчете коэффициентов селективности использовали подход Талона (Гапон, 1933) н Гейнса-Томаса t oainee , thé«*« , 1953).

Порученные данные показывают,: что величина коэффициента се. лективнести обмена натрия-кальция на сероземе зависит от степени заполнения ППК обменном натрием. При содержании обменного натрия менее Е>( от суши поглощенных оснований наглодается более прочная сорбция натрия почвой, что выражается в увеличении коэффициента селективности.

В диапазоне от 5< до 35Î содержания обменного натрия величина коэффициента селективности обмена натрия-кальция варьирует незначительно и его можно считать константой. Среднее значение коэффициента селективности обмена натрия-кальция, рассчитанное по уравнению Гейнса-Томаса для хлоркдно-кальдоево-натриевого химизма засоления почвенных растворов, составляет 0,122^0,003 , моль"2.л1'® í у » 9,7Í), а при сульфатно-натриевом тиле химизма ■ почвенных растворов 0,184+0,006 (v ■ 13,7*). раз-

лнчил недостоверны, поэтому сделан вывод, что величина коэффициента селективности обмена натрия-кальция не зависит от. химизма,почвенных растворов.

Изучение корреляции коэффициента селективности обмена нат-рия-кальцнл с рлзличным* факторами показало, что коэффициент селективности обмена натрия-кальция не зависит от ионной силы почвенного раствора в интервале значений ионной силы от 0,06 до 1,29 мол/л, а также от влажности почвы в диапазоне доступной влаги. .

Коэффициент селективности обмена магния-кальция не зависит от влажности почвы в диапазоне доступной влаги, ионной сил» почвенного раствора к степени заполнения ППК магнием, которая в опытах с орошением серозема хлорпдно-натриевыми и сульфатно-натриевыми водами менялась от 14% до 4%. По данным Удо { Шо , 1978), коэффициент селективности-обмена магния-кальция на карбонатных почвах не аависит от заполнения цагниед рИ в пределах от Х05С до 90?. • г

Физико-химическое поглощение катионов сероземом в (Дроком диапазоне ионной силы почвенного ростера, ^оли> Обменного натрия в ППК и влажности почвы подчиняете^ Урасн4ни|м.стехйфМтри-' чееннх реакдаЯ.. Реиая совместно систему!^равнЬмнй обмец«. ^атрий-кальций и магний-кальций, получим кврдратфое уравнение, выражающее зависимость доли обменного, натрия в ППК- ( ) от активностей конов в почвенном растворе: .

'( ВсГ* ^ (О

*Иа-Са "на ■

Так как калий прочно удерживается почвой, доли калия в ППК я уравнении (I) можно считать постоянной.

На рис. 2 приводятся значения доли обменного-натрия в ППК серозема, определенные методом Пфеффера в сравнения с рассчк-танными по уравнению (I). Как видно из графиков, в диапазоне от* 53 до 35Х содержания обменного натрия.экспериментальные значения незначительно отличаются от расчетных.-'

С использованием уравнений термодинамики ионного обмена составлены диаграммы, по которш можно определить- содержание , в ППК серозема обменного натрия, магния и кальция в зависимости от химизма и конаентрацик почвенных растворов.. '

В диссертации приводится прогноз изменения состава обменных

Ум,

0,40 0.30 0,20 0,10

• »

К'. ...;....-.. —

0 20 40 60 ао 100 120

Л№.

0,40 0,30 0,20 0,101

I .

I

я - 2

20 40 60 80 100 120

Рис.2.Дол* обменного иатрил ь суше поглощенных оснований

серозем» (Улй) в зависимости от отношении приведенных активносте* ионов натрия к кальция в почвенном растворе при хлормдно-натриевом (а) к сульфатно-натриевом (б) ' засолении почвы.' .-

I - експерименталыше данные; 2 - расчет по уравнение (I)

10 • оснований сероземов Ломанинского плато при орошения водами различного химизма к минерализации.

Ухудшение структуры и водно-физических свойств орошаемых почв в большой степени связано с изменением состояния почвенного гумуса. Поэтому нами также изучалась растворимость органического вещества серозема в почвенных растворах различной концентрации и состава. '

. Установлено* что растворимость органического вещества сероземов зависит от активности иона кальция в почвенных растворах. Взаимодействие поливных вод, содержащих хлористый натрий к хлористый магний, с почвой приводит к значительному обогащению почвенных растворов кальцием за счет обменных реакций. Высокая активность иона кальция в почвенных растворах (10-50 мг-энв/л) препятствует растворению органического вещества серозема. Почвенные растворы прозрачны, бесцветны, оптическая плотность поч-ееиных растворов по мере роста минерализация практически не отличается от контроля;

Почвенные растворы сульфатно-натриевого и сульфатно-магниевого химизма, характеризующиеся низкой активностью иона кальция (2-5 мг-екв/л), окрашены в желто-бурый цвет, прозрачны. Оптичел-

С, г/я

Рис. 3. Содержание органического углерода п почвенных растворах сульфатно-натриевого (1) И сульфатно-магниевого (?) химизма

0.35 0,30 0.25

о.ао

0,15 0,100,05

* *

Г".

А

«

* * 4 "

*». А

д- I а - 2

О .200 400 600 -Концентрация солей в почвенном растворе, мг-екв/л

кая плотность почвенных растворов с ростом их минерализации значительно повивается - от О,СО до 0,60. По мере увеличения, минерализации почвенных растворов содержание органического углерода возрастает от 40 мг/л до 320-360 мг/л. Козффициеиг оптической плотности растворов 465 »ген**тся в пределах от 0,007 до 0,018. Это показывает, что в почвенных растворах присутствуют, в основном, фульвокислоты и органические вещества неспецифической природы, тах как коэффициент оптической плотности гуни-новых кислот сероземов меняется в пределах 0,05в-0,120 (Орлов, ' 1969). •

Зависимость содержания органического углерода а почвенных , растворах от их минерализации, выраженной с ыг-экв/л, одинакова для сульфатно-натриевого н сульфатно-магниевого химизма засола- ' нил (рис. 3). Это говорит о том, ^то ион магния не отличается от иона натрия по способности пептизировать водорастворимый гумус. Поэтому стабильность органических соединений почвы обеспечивается коном кальция почвенного раствора. 1

Глава ЛУ "Влияние засоления почвенных растворов на доступность влаги для сельскохозяйственных культур".

На слабозасоленных почвах, как и на незаселенных, растения используют вся доступную влагу в интервале влажности от НВ до ВЗ. Причиной отсутствия различий в содержании доступной для растений почвенной влаги на незаселенных и слабозасоленных почвах.является осмотическая адаптация растений ( в*таге 1л , 1961). Благодаря осмотической адоптации'у растений повышается сосущая сила листьев и, как следствие, снижается величина ксилемного потенциала в корнях. Поэтому у растений на слабозасоленных почвах во-допотребленне прекращается при более низких значениях потенциала почвенной влаги по сравнению с незаселенным почвами. Величина л» влажности завядания не меняется, пока-засоление почвенного раствора не достигнет порогового уровня. При увеличении засоления почвенных растворов сверх порогового уровня содержание доступной для растений почвенной влаги'уменьшается практически линейно,

' Зависимость почвенной влажности завядания растений и содержания доступной дяй растений влаги в почве от степени эасолемя почвенных растворов (почв) можно аппроксимировать логистической' фуммвтеИ* Ферхюльста» Содврчялне доступной влаги и влажность за-еядадая можно представить в зависимости от содержания солей в . почр» в X пли от минералитвцчи лсгарпных растворов, только вели-

12 ' •

чины параметров будут различны.

Зависимость почвенной влажности завядания растанк* от засоления i почвенных растворов и почв можно описать уравнением

¿ + I0Af Ы *С'. í2>

где У - почвенная влажность аавядания растениК на незаселенной' почв«, Í; А - диапазон доступной влаги на незаселенной почве, %; С - почвенная влажность аавядания растений на нвзасо-ленноЯ почве, %'. х - минерализация почвенного раствора, *. мг-вкд/л* либо содержание токсичных солей в почве в Í¡ aintB - параметры,' определяю»« наклон и точку перегиба логистической кривой.

Зависимость содержания доступной влаги в почве от минерализации почвенных растворов, а также от степени засоления лоча, можно выразить уравнением

У --L-- , (3)

I ♦ 1СГ4 ~ "

где У - содержание доступной для растений влаги в почве в £ от ' содержания влаги на незаселенной почве; А - содержание доступной влаги на незаселенной почве (А » IOOt); х - минерализация почвенных растворов в мг-^кв/я. Если требуется определить количество доступной влаги в почве в.зависимости от содержания в почве токсичных солей, то переменная х - содержание токсичных солей в почве, X,

■На рис. 4 и S приводится пример такого расчета. Логистическая .репрессия хорово аппроксимирует полученную експеркментально зависимость содержания доступнойлля растений влаги, а также .почвенной •влажности завядания от степени засоления почв.

Зависимость содержания доступной влаги в почве, а также ■.почвенной влажности аавядания от степени засоления почвенных растворов»можно ¡рассчитать способом кусочно-линейной алпрокси-.•мацим. Для отого надо знать максимальную* концентрации ризосфер--кого почвенного .раствора для данной с.-х. культуры и такие гпка-еетели, <«шс* содержание гигроскопической влаги в почве (Г), к^я-кменмая влаге емкость (ИВ) и влажность аавядания растений, на • ■данной почве » отсутствие солей (ВЭК>. Вначале рассчитываем-по-рогову» концентрации .почвенных растворов, при которой доступность почвенной <вааги начинает снижаться (СП), по формул«!

вэ. %

О 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6

"Ч* ■

ДВ, % от контроля

х - экспериментальные

данные; о - расчет то уравнению

ВЗ

П.9

I ♦ Х01*8

4-3,3

Рис. 4. Влияние содержания-токсичных солей в пустынной» песчаной почве (С), орошаемоШ сульфатно-натриевыми вещами, на почвенную влажность яавя-данвя ячменя (ВЗ).

х - »кслеримектмыше

данные; о - расчет но уравнению

100

В ♦ Ю4'9 *

0 0,1 0,2 0.3 0,4 .0,5 0,6

С, *

Гиг. 5, Влияние содержания токсичных солей в пустынной песчаной • почве (С), орошаемой сульфятно-н&триевши водами, наг ссдррвд»гил доступной дд* ячменя почвенной влаги (ДВ).*

п нв - Г

.До достижения пороговой концентрации солей в почвенной растворе почвенная влажность заведши* не будет меняться и будет равна влажности завцдания растений на незаселенной почве. Ори засолении почвенных растворов, превыщалщих пороговую концентрации, зависимость почвенной влажности завядания от засоле-тя почвенных растворов. будет иметь вид:

' ддв • (с„ - с„>

^макс °п

где Су - минерализация почвенных растворов, мг-екв/л.

Снижение содержания доступной для растений почвенной, влаги соответствует практически аналогичному снижении урожайности 4.-х. культур (рис, 6). Подобие зависимостей урожайности и содержания доступной для растений почвенной влаги от засоления почвы позволяет использовать данные содержания доступной почвенной влаги для прогноза урожайности.

В таблице приводятся данные почвенной влажности эавяданил с.-х. культур в зависимости от минерализации оросительной воды. Бели сравнить почвенну» влажность завядания различных растений при одинаковой минерализации оросительной воды, то.можно отметить, что самая солеустойчивде культура - ячмень - характеризуется наименьшей влажностьп завцдания. По мере снижения солеустой чивости с.-х, культур почвенная влажность эавядания возрастает в ряду: ячмень, подсолнечник, овес, пшеница, просо, рожь, горох., * Максимальная концентрация ризосферного почвенного раствора, при которой у растений Прекращается водопотребление, зависит от солеустойчивостис.-х. культур. По данньн максимальной-концентрации ризосферного почвенного раствора, выраженной в мг~ бкв/л, растения можно расположить в следующий рад; ячмень -693+14; подсолнечник - 563^9; овес - 555+£0; пкекица - 492^6; просо - 423*13; рожь - 300^17; горох - 341+6, Полученный рал * солеустойчивости находится в хорошем соответствии с литературными данньми по сол«устойчивости втих культур ( , 1976; Нам, НоГГвт , 1977), Из »того можно сделать вывод, что такие показатели как максимальная концентрация ризосферного поч-. венного раствор«, а также почвенная влажность завядания с.-х.

дэ. %

Ыннадмна, Кочетков»,

1963-

100

75 50 25

О 4 8 12 16 20 ДВ, %■ ЕС, дСц/м

К»п<1*г»оп, (551

\

5 - 10 15 ЕС, дС*/м

О 4 8 12 16 20 . у, % ВС, дСм/м

, 1976

10 15

ас, дс*Л|

■ь»

Ч 1977

0 1 2 3 4 5 0 1 2 3 4 5

КС, лСм/м / ЕС, дСн/м

Гиг, 6. Урожайность (У) и содержание доступной для с.-к. . кудмгур плчррниоП рлаги <ДВ) я зависимости от р»«"гтропррр^янпети рочранногл екгтраята. а - п*>мр|гь, Л .. пгсцг-отшечни*, а - томаты

16 , культур на засоленной почва, могут быть использованы в качестве критериев солеустойчивости с.-х. культур.

Таблица

.Почвенная влажность завядания растений в зависимости от концентрации »аС1 и оросительной рода

■Концентрация { Влажность завядания, % от веса сухой !*аС1 в ороси-} почвы (среднее из 3-х повторностей)

■ Вари- ^тельной воде { ■■ ■» ■ ■■ ■■—■■ ■ т.......^..... ; ■ ■ > ■■ ■■ ■

ант )-р-1 • )под- | ( I I I

* 'г/л.¡мг-экв/л'мекь ¡не£ }просо|ро«ь ¡горох _! 1 1 }шк > - Т 1 I >

Контроль 0 0 3,1 3,3 3,3 3,2 3,0 3,1 3,1

I 1,9 32 3,0 3,1 3,3 3,1 3,2 3,2 3,2

2 3,0 65 2,9 3,3 3,2 3,5 3.5 3,7 3,7

3 5,6 96 3,5 3,6 3,8 3,7 4.2 5,г 5,0

4. 7,5 128 3.6 4,2 4.1 4,9 5.6 6,1 7,0

5 9,4 161 4,3 5,2 3.4 5,9 7,4 7,3 в г

6 11,3 193 5,2 6,3 6,5 6,а 7,6 8,6 9,6

НСР, р - 0,96 0,6 0,6 0,7 0,9 1,2 0,8 0,9

Засоление почв влияет на только на содержание доступной для растений почвенной влаги, но и на скорость поступления воды в растение, В вегетационных опытах интенсивность транспирации у ячменя была максимальной при увеличении засоления почвенного раствора на 6-10 мг-вхв/л солей по сравнению с контролем и составляла в среднем 120^ от интенсивности транспирации контрольных.растений. При дальнейшем росте засоления почвенного раствора относительная транслирация Т/Г0 уменьшается (рис; 7>. Шурбалаем я Уоллесом (8ЬоигЬ«1у , *а11»са , 1965) установлено, что добав-.ленив Ю<мг-екв/л хлористого натрия в питательный раствор повывает урожай ячменя на 23% по сравнении с контролем. Сопоставляя 9тк данные, можно сделать вывод, что махснмальцуп интенсивность транспирации можно использовать в качестве критери-физиологического оптимума концентрации почвенного растврра для с.-х. культур.

Свджен*е относительной транспирации ячменя в опытах практически не зависело от состава солей почвенного раствора, если концентрации солей почвенного раствора выражать в мг-еигч/я,

• ТА0, *

120 V

100 ч я

80 • • *

60 1 ч* * • •

40 '('< А

20

* t ■ *»

* %

♦ к

.tí

x - I 0-2

a - Контроль

О 200 400 600

С, wr-виа/д

Рис. 7. Влияние концентрации солей в почвенных растворах (С) на относительную транспирацию ячменя при орошении . серозема сульфатно-натриевыми (I) и хлоридно-натриевыми (2) водами,

висимость Т/Г0 от засоления почвенных растворов - логарифмическая и аппроксимируется уравнением у » 182,6 - 61,5 leg х, R*- - 0,90, где х - концентрация почвенного раствора, мг-экв/л.

Способность потреблять воду из минерализованных почвенных • растворов у растений находилась в прямой зависимости от их соле-устоЯчивости. При росте минерализации почвенных растворов относительная транспирация минимально снижалась у ячменя, максимально - у гороха. Остальные культуры занимали промежуточное положение в соответствии со своей солеустойчивость». ■ '

Водопотреблениа растений на засоленных почвах прекращается, когда ризосферный почвенный раствор достигает максимальной концентрации. Величине максимальной концентрации риэосферного почвенного раствора, которая отражает предельные адаптационные . гоэможностя растений, существенно зависит от активности иона ■ЮЛМ1ИЯ в почвенных растворах.

В.рргетаииоиннч опытах, в которых активность иона кальция -р twiM'wwc (шстворах Граничных вариантов сохранялась постоянной концентрация ризос^-ерпого почвенного раствора прак-i. tie »"чшл^ь. Тат," пмтример, в опытах о ороаением лус-

18 ' .

тинно* песчаной почвы еульфатно-натриевши и суль^Атно-магняе-1шк водамя активность кальция в почвенных растворах лимитировалась высоким содержанием сульфат-ионов и незначительно менялась по вариантам. При орошении ячменя на пустынной песчаной почве сульфатно-натрмевьши водами максимальная, концентрация ри-эосферкого почвенного раствора составляла 61В+13 мг-екв/л' •(у* 6,8$). Осмотический потенциал почвенных растворов при максимальной концентрации в среднем был равен -1,50+0,03 мПа ( у» 5,9<), влектропроводность 40,3+0,7 дСц/м ( V « 5,7Х), п - 10.

При орошении пустынной песчаной почвы сульфатно-магниевыми водами максимальная концентрация ризоефернсго почвенного раствора составляла 957+10 ыг-эив/л (» - осмотический потенциал -1,29+0.01 мПа (* » 2,9Ф, электропроводность 38,5+0,5 дСм/м (V - 3,8?) при и ■ 8.

Различия в величине максимальной концентрации риэосферного почвенного раствора, выраженной в единицах олектропроводности, недостоверны, так как почвенные растворы сульфатно-натриевого и сульфатно-магниевого химизма в наших опытах незначительно отличались по величине активности иона кальция.

В вегетационных опытах, в которых активность иона кальция значительно отличалась в почвенных растворах различных вариантов, наиболее высокие значения максимальной концентрации ризо-сферного почвенного раствора получены в вариантах опыта с максимальной активность» иона кальция в почвенном растворе.

Зависимость максимальной концентрации почвенных растворов, выражение* в електропроводности (ЕСиакс) от активности иона кальция в почвенном растворе в случае хлоридно-натриеаого засоления серозема имеет вид ЕСИ(1|(е * 30,49 + 2,17^, К® •> 0,839, Р - 5,69 при Рд дд ■ 4,2; для хлоридно-магниевого яасслимия пустынной песчаной почвы ЕСм4кс » 25,44 + й2 - 0,059,

Р - при Р0 9д - 4,5."

Ранее в вегетационных опытах с ивдивмдуальными солями было установлено, что если засоление питательных расгроров выражать через влектропроводность, то достоверных различий во в."мяи> разных солей на растения нет (Севастьянов, 1901; саись , (лIсп , 1942; Оаись , У>«и31*1в1| , 1944). Поэтому в американской классификации степень засоления почв определяется по данным электро- . проводности почвенных вветректов бея учета химизма засоления ( , 1951),

По нашим данным еолеустойчивость растений, определенная по величине максимальной концентрации ризосферного почвенного раствора сложного состава, существенно зависит от активности-иона кальция в почвенном растворе. Поэтому, оценивая степень засоления почв, необходимо учитывать активность иона кальция в почвенном растворе.

ОСЛОВ! № ШВОДи

I. По экспериментальным-данным установлена зависимость содержания доступной для растений почвенной влаги и почвенной влажности эавядания растений от концентрации солей в почвенных раство- ■ рах, которая может быть аппроксимирована логистической .функцией верхюльста. Подобие зависимостей урожайности с.-х. культур и содержания доступной почвенной влаги от засоления почв позволяет использовать данные содержания доступной почвенной влаги для прогноза урожайности с.-х. культур на засоленных почвах. ,

8. Установлен характер влияния концентрации солей в почвенных растворах на относительную транспирацию (1/Г0) ячменя. Зависи- ' моеть Т/Т0 от концентрации солей в почвенных растворах аппроксимируется уравнением логарифмической регрессии. Определены па-метры данного уравнения.

3. Определена величина максимальной концентрации ризосферного ■ почвенного раствора (в мг-экв/л) для ячменя (693 14), подсол-■ нечника (063 * 9), овса (555 ♦ 20), пшеницы (492 ± 6), проса . (423 * 13), ржи (360 ± 13) и гороха (341 * 6) на пустынной песчаной почве, орошаемой хлоркдно-натриевыми водами. Показано, что величина максимальной концентрации ризосферного почвенного раствора может быть использована в качестве критерия солеустойчикости с.-х. культур. По данным максимальной концентрации ризосфер-», ного почвенного раствора способом кусочно-линейной аппроксимации можно рассчитать содержание доступной почвенной влаги и почвен-нуп влажность завпдания растений в зависимости от концентрации ' солей в почтенных растворах.

4.чВеличина максимальной концентрации ризосферного почвенного раствора гоэраствет при увеличении активности иона кальция в.поч-реннсм растворе. Найдены уравнения регрессии, которые хорошо ап-]!рокс1™яруг>т по^у^рннуи зависимость. Так как солеустойчивость рчстенеЯ существенно зависит от активности иона кальция в поч- , ргином электропроводность не может быть единственным

zoy ■ ■ . ■

критерием степени засоления почв. В качестве дополнительного кри терия необходимо использовать величину актиьности иона кальция ш почвенном растворе.

6. Установлена зависимость коэффициентов селективности обмена натрия-кальция и магния-кальция от ионной.силы почвенного растворе» состава обменных катионов и влажности почвы. С использованием полученных экспериментально ?ычений коэффициентов седектнв иости обмена построены диаграммы, но которым можно определить со держание обменного натрия, магния и кальция в IUIK серозема в зависимости от концентрации и состава солей в почвенных растворах. 6. Установлено, что растворимость органического вещества.серозема в почвенных растворах зависит от активности иона кальция в Почвенных растворах. По мере снляенил активности иона кальция в почвенных растворах с 10 мг-экв/л до 2 ur-окв/л содержиние органического углерода в почвенных раствор* возрастает от 40 мг/л до 360 мг/л.

По теме диссертации опубликованы следующие работы:

1. Кочеткова Г.II. Растворимость органического вещества обыкновен них сероземов при орошении минерализованными водами различного состава.- В кнл Тезисы докладов VI делегатского съезда Всесоюзною общества почвоведов. Тбилиси, 1ЗД1, т. 5, с. 60-61.

2. Кочеткова Г.Н., Цинашнна И.Г. 0 расчете осмотического давления почвенных растворов засоленных почв. - Почвоведение, 1981, * И, с. 131-137.

3. Кочеткова Г.Н., Цинаши на Н.Г. Доступность влаги для jiae тений при хлорид ном и сульфатном засолении песчанкх почв.- Почвоведение, 1563, * 7, с. 91-99.

4. Иинаиина Н.Г.; Кочеткова Г.Н, Соли в почвенном растворе и влажность заведения растений при орошении песчаных почв хлорядными и сульфатными водами*._ Почвоведение, I9Ü3, * 5, с. 50-1 СО.

5. lochet ko V» О.Н., Itinaahina ft,в. i»rCiiit»ge of available aoia-■tur« .in eendy »oll irrigated Ъу ealin» wetere with different rait* oonttnt and composition - Im Traneaotiona of- 1?lh Intem»tl<— al Oongroee of Soll.Scienc*, S»w Г*1М, 1Ç82, v. 6, p. tfiâ

л - Taies . - Подписано к печати а^'ийаадг/« Формат 60x0VГб. Заказ кие < . Тираж 100 зкз. Неоплатно

' ТиП"1ТЧин'ВАСХ1Е1Л. 107614, I'C!1, Woitea, В-70

. 8. Харитоньевский пер., д. ;

\ *