Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Ирригационная эрозия почв юга Средней Сибири и пути ее предотвращения

ВАК РФ 06.01.03, Агропочвоведение и агрофизика

Автореферат диссертации по теме "Ирригационная эрозия почв юга Средней Сибири и пути ее предотвращения"

АКАДЕМИЯ НАУК СССР СИБИРСКОЕ ОТДЕЛЕНИЕ ИНСТИТУТ ПОЧВОВЕДЕНИЯ И АГРОХИМИИ

На правах рукописи

УДК 631.432:631.6.02 (571.51/52)

КАРПЕНКО Валерий Дмитриевич

ИРРИГАЦИОННАЯ ЭРОЗИЯ ПОЧВ ЮГА СРЕДНЕЙ СИБИРИ И ПУТИ ЕЕ ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ

(Специальность — 06.01.03 — агропочвоведение и агрофизика)

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Новосибирск 1991

Работа выполнена б ¡¿ооновском ордена Трудового Красного Знамени института инженеров землеустройства и Хакасском отделении Сибирского научно-исследовательского института гидротехники и мелиорации

Научные руководители;

Официальные оппоненты:

Ведущее учреждение:

Защита состоится

кандидат сельскохозяйственных наук, отаршй на' учный сотрудник В.К.Савостьянов кандидат технических . н^ук, доцент Н.С.Ерхов

доктор биологических наук, профессор В.П.Панфилов

кандидат сельскохозяйственных наук, доцент Н.В.Поноыаренко

Алтайский сельскохозяйственный институт

К

1931 Г.

на заседании специализированного совета К-002.15.01 при Институте почвоведения и агрохимии СО АН СССР (630099, Новосибирск, 99, ул,Совегекая, 18, конференц-зал).

С диссертацией моано ознакомиться в библиотеке Института почвоведения и агрохимии СО АН СССР

Автореферат разослан

Ученый секретарь специализированного севага кандидат биологических наук

1991 г.

С.-/ > ХИ' *

В.В.Роймхе

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность проблемы . Орошение на юге Средней Сибири шляется одним из элективных путей интенсификации сельскохо-зяйггвенного производства. Однако при поливе дождеванием оно ючти повсеместно сопровождается образованием поверхностного :тока оросительной вода. Это приводит к развитию ирригацион-гой эрозии почвы, ухудшению водно-физических „войств, снит.е-гаю почвенного плодородия и, в целом, низкой эффективности задевания. В связи с этим предотвращение стока и ирригацион-той эрозии является актуальной задачей для повдаения роли оросительных мелиорация в рациональном природопользовании.

Цель и задачи исследований. Цель работы - разработать способ предотвращения ирригационной эрозии почв юга Средней Сиби-эи при поливе дождеванием на основе изучения их безнапорной зодопрсницаемости. В соответствии с этим были поставлены сле-!*ущие задачи:

1. Изучить проявление ирригационной эрозии при дождевании.

2. Исследовать закономерности безнапорного впитывания вода з почву при дождевании.

3. Установить количественные показатели, характеризующие 5езнапорную водопроницаемость почв.

4. Изучить влияние основных природно-хозяйственных факто-зов на показатели безнапорной водопроницаемости почв.

Научная новизна. Для юга Средней Сибири в различных поч-зенных условиях установлены параметры, позволяющие рассчитать эрозионно-допустимые поливные нормы (ЭДПН) на основе оценки 5езнапорного впитывания вода в почву при дождевании. Изучена зависимость безнапорного впитывания от типа, подтипа и разновидности степных почв, степени засоления, солонцеватости, эродированное™, плотности пахотного слоя, уклона поверхности, пастительного покрова. В производственных условиях установлены размеры ирригационной эрозии почв при поливах различной до-адевальной техникой. Определен качественный состав твердого ;тока.

Практическая значимость работы. Результаты исследований позволяют рассчитать ЭДПН применительно к различным дождеваль-там машинам и орошаемым культурам, а также прогнозировать их изменения в течение оросительного периода. Это дает возможт-

3

ность разработать в регионе почвозащитную и русурсосберегающую технологию доздевания. Результаты исследований использованы при проектировании новых оросительных систем и реконструкции действующих площадью более 10 тыс.га. Они вошли в пособия к . ВСН-33-2 "Почвенные изыскания для мелиоративного строительства" и к СШП 2.06-03-85 "Мелиоративные системы и сооружения", систему орошаемого земледелия Хакасской АО и Тувинсгюй АССР.

Защищаемые положения. I. Кардинальным способом предотвращения стока и ирригационной эрозии при дотвдевании является использование эрозионно-допустимых поливных норм, установленных на основе оценки безнапорной водопроницаемости почв.

2. Показатель впитывания (Р) объективно характеризует безнапорную водопроницаемость почв. При этом необходимо учитывать его зависимость от природно-хозяйственных факторов.

Апробация и публикация результатов исследований. Материалы диссертации докладывались на Всесоюзной научно-технической конференции "Повышение эффективности использования мелиорированных земель" (Москва, 1982), республиканской конференции "Повышение эффективности орошаемого земледелия на основе нормирования водопользования" (Кишинев, 1985), зональных, краевых и областных научно-производственных конференциях, семинарах по элективному использованию орошаемых земель, предотвращению негативных последствий при орошении (Красноярск-Абакан, 1984,1985,1988,1990), Всесоюзном совещании "Почвозащитная технология полива и разработка мероприятий по повыпению надежности противопаводковой защиты" (Пущино, Т987), региональной ярмарке "Экология-89" (Томск, 1989), представлялись на ВДНХ ССС

По теме диссертации опубликована 21 работа.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, б глав, выводов,, списка литературы и приложений. Работа излода-на на 232 страницах машинописного текста, содержит 31 таблицу и 16 рисунков. Список литературы состоит из 222 наименований, в.том числе 8 зарубежных авторов.

ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Исследования проводились на 15 существующих и проектирует оросительных системах Хакасской АО, юга Красноярского края и Тувинской АССР. Объектами изучения являлись почвы черноземного

и каштанового типов почвообразования, составляющие основу мелиоративного |*онда юга Средней Сибири.

Гранулометрический состав черноземов обыкновенных в основном средне- и тяжелосуглинистый, каштановых - супесчаный, легко-и среднэсуглинистмй. Наличие в профиле гравелистых и каменистых фракций зависит от условий Нормирования почв, мощности мелкозе-мистого слоя.

Изучение почвенного покрова опытных участков позволило выявить характерные особенности почв региона: малая мощность гумусового горизонта (A+BI), равная у черноземов обыкновенных 4050 см, черноземов юкных преимущественно 30-35 см и каштановых сугличистнх 25-30 см (супесчаных 20 см и меньше); слабая острук-туренность и низкая водопрочность агрегатов, обуславливающие сильную подвержнность эрозионным процессам; ярко выраженная аккумуляция карбонатов на глубине 40-50 см. Содержание гумуса в горизонте А колеблется от 4,2 до'5,9$ в черноземах и от 2,4 до 3,8?» - в каштановых, что дает возможность отнести их к малогу-мусным. Емкость поглощения в пахотном слое черноземов обыкновенных составляет 35-45 мг-экв на 100 г почвы,и снижается до 30-24 мг-экв у черноземов южных и каитановых почв. В составе почвенно-поглоцающего комплекса преобладает кальций, в солонцеватых разновидностях значительное место занимает натрий. Автоморфные почвы, как правило, не засолены.

Плотность пахотного горизонта в зависимости от агроФона варьирует от 1,0 до 1,35 г/ем3. В подпахотном и нижележащих горизонтах уплотненность резко увеличивается, составляя в слое 50-100 см 1,35-1,45 г/см3 у черноземов, и 1,60-1,74 г/см3- каштановых. Почеы обладают высокой общей пороэностью (52-54$). Порозность аэрации при наименьшей влагоемкости в корнеобитае-мом слое достигает 25-279? объема почвы. В длительиоорошаекых аналогах она нияе (18-20$).

Почвы суглинистого гранулометрического состава обладают хорошей водопроницаемостью (70-80 мм/час). Особенности гранулометрического состава и слабая водопрочность почвенных агрегатов обуславливают снижение водопроницаемости в 3-й и 5-й часы наблюдений в 2 - 3 раза. Черноземы в зависимости от гранулометрического состава относятся к средне- и высоковлагоемким, каштановые - к слабо- и средневлагоемким. В слое 0-Т00 см при на-

именыпей влагоемкости первые способны удержать 240-340 мм влаги, вторые - 170-250 мм. Диапазон активной влаги почв - 50-70^ от наименьшей влагоемкости.

Физико-химические и водные свойства засоленных, солонцеватых и эродированных почв определяются степенью развития соответствующих процессов.

Установление размеров стока и смыва почвы во время производственных ноливов дождеванием проводилось на стоковых площадках размером 2 х 7 м, а также с помощью металлических рам. Площадки размещались в 3-х кратной повторности через 10 м по длине струи ДЦН-70 и консоли ДДА-100 НА. Под ДМ "Фрегат" - в средней части между опорными тележками.

Показатели и параметры, характеризующие безнапорное (до стока) впитывание воды в почву при дождевании определялись по методике микроплощадок ВНШГиМ с применением передвижной дождевальной установки (ПДУ). Дождемеры устанавливались по сетке 0,8 х 0,8 м. Для каждого дождемера как в исследованиях под до-вдевальной техникой, так и ПДУ замерялись: время полива до появления устойчивых луж, слой выпавших осадков, крупность капель дождя. Экспериментальное дождевание проводилось на почве со сложившимся агротехническим состоянием, а также взрыхленных на глубину 20 см и выравненных площадках. Изучение влияния плотности пахотного слоя почвы и растительногв покрова проводилось по мере уплотнения почвы и развития растений 4-6 раз в течение вегетационного периода.

Полевые и лабораторные исследования водно-физических и химических свойств почв выполнялись по общепринятым методикам (Аринушкина, 1970; Вадюнина, Корчагина, 1973). Обработка данных проводилась методами математической статистики с использованием регрессионного анализа.

ИРРИГАЦИОННАЯ ЭРОЗИЯ ПОЧВ ПРИ ДОЖДЕВАНИИ '

Поверхностный сток оросительной воды. На примере основных типов дождевальных машин ("Фрегат", ДЦА-100 МА, ДЦН-70, ДЦН-ЮО) применяемых в различных почвенных условиях региона, отмечена неравномерность распределения поливной нормы по площади одновременного полива. В значительной степени она связана с различной интенсивностью и крупностью капель дождя, образуемых дож-

овальными аппаратами. Средние отклонения поливной нормы от юданной составляют для "Фрегата " - 13-17$, ДДА-ЮОМА и ДЦН-'0 до 25$, а одиночные по площади полива достигают 40-45Ü. В :вязи -с этим происходит переувлажнение отдельных участков, юрмирование на поверхности почвы слоя воды и ее передвижение :о элементам микрорельефа.

Так, при поливе дождевальной машной"$регат" кукурузы на ерноземе южном тяжелосуглинистого гранулометрического соста-а (уклон 0,008) нормой 40 мм сток увеличивается к концу тру-опровода от 3 до 10%, на полях с уклонами 0,0Т4 - возрастает 5 до 19/?. Поливы на той же почве кукурузы машиной ДДА-ЮОМА ормсй 30 мм сопровождаются стоком в размере Т0-ЗСЙ при мест-ых уклонах от 0,005 до 0,012. При поливах ДЩ-70 и ДДН-ЮО ормами, близкими 30 мм (уклоны 0,012-0,010), сток отмечается конце струи через 20-30 минут и составляет 30-40^.

Изменение структуры почвы и ее водопрочности. Наиболее азрушащее действие на структуру почвьг оказывают дождеваль-ые машины ДЦН-70 и ДЦА-ЮОМА. Количество фракций размером 1-5 м после полива этими машинами снижается в начале оросительного ериода на 10-17%, после полива ДМ "Фрегат" на 5%. К концу оро-ительного сезона вследствие увеличения проективного покрытия очвы снижается механическое воздействие капель дождя на поч-у, что обуславливает и уменьшение разрушения структурных аг-егатов до 4-9^. Сухой рас-,ев почвы после полива показывает в ольшинстве случаев и на снижение общего количества агрегатов 0-0,25 мм. Вместе с тем в некоторых случаях на почвах со сла-овыраженной структурой после первых поливов отмечается незна-ительное увеличение содержания этих агрегатов. Установлено, го через 3 суток после полива восстанавливаются только Фракии с размером почвенных агрегатов более 5 мм. Количество ос-альных фракций из общего числа агрегатов размером Ю-0,25 мм зтается нике, чем до полива.

Максимальное снижение коэффициента структурности отмечено зи поливах дальнеструйными машинами и составило 10-20%. Разру-гющее действие искусственного доодя подтверждается и возрастаем после полива количеством глыбистых агрегатов (относитель-зе их увеличение составляет от 17 до 88^) и зависит от почвен->пс условий, дождевальной техники, возделываемой культуры.

Коэффициент водопрочности при орошении черноземов снижается после первого полива на 23-26$. К концу оросительного сезона водопрочность почвешх агрегатов может снижаться на 60-80^.

Влияние дождевания на плодородие почв. Средний смыв почвы за Т полив на полях с малыми уклонами (до 0,01) при использовании дождевальных машин ДДА-100 МА и ДЦН-70 в начале вегетационного периода, когда растения не защищают почву от ударного воздействия капель дождя, составляет 1,5-2,5 т/га. В середине и второй половине вегетационного периода, в связи с развитием растительного покрова, твердый сток за один полив снижается до 1,0-1,5 т/га. При этом проявление ирригационной эрозии более выражено на почвах каштанового типа почвообразования, что объясняется худшим состоянием их почвенной структуры, наличием карбонатов с поверхности почвы и бедностью гумусом. Минимальные размеры смыва почвы наблюдались при орошении дождевальной машиной "Фрегат", имеющей низкую интенсивность искусственного дождя и составили при поливных ношах 40 мм от 0,1 до 0,4 т/га.

Поливы участков с повышенными (более 0,02) уклонами привели к заметному увеличению интенсивности ирригационной эрозии. На Кара-Хаакской оросительной системе с местным уклоном 0,022 при поливах ячменя ДДА-100 МА нормой 25 мм отмечен смыв 3,9 т/гг

Анализ гранулометрического состава почвы и твердого стока указывает на увеличение в последнем в 1,5-2,2 раза содержания мелкодисперсных (менее О,ОТ мм) ЛракциР. Наиболее контрастно различие в содержании этих Фракций в каштановых почва., обладающих низкой противоэрозионной стойкостью и их твердом стоке. В связи с тем, что в твердом стоке преобладают мелкодисперсные частицы, процент содержания гумуса в нем в 1,5-2 раза выше, чем в почве.

В целом за оросительный сезон с орошаемых земель региона, имеющих уклоны 0,003-0,012 , перераспределяется и выносится 6-13 т/га почвенных частиц. На площадях с уклонами 0,020-0,025 размеры твердого стока достигают 13-18 т/га при поливных нормах, близких 30-35 мм. В зависимости от уклона, с ирригационной эрозией почва теряет от 0,4 до 0,9 т/га гумуса, 0,0200,05Т т/га валовых Лорм азота и 0,0Т9-0,058 т/га Лос^ора. Наряду с отим на орошаемых землях региона довольно интенсивно

[дет процесс минерализации гумуса.

Таким образом, происходит ежегодное систематическое обед-гение почвы гумусом и другими питательными веществами, кото-юе не восполняется естественным почвообразовательным процессом.

ИЗУЧЕНИЕ БЕЗНАПОРНОГО ВПИТЫВАНИЯ ВОДЫ В ПОЧВУ

Работы А.М.Поспелова (1952), Ф,Г. Абрамова (1954), А.И.Вузовского (1955), Н.Ф.Бефани (1958), А.Н.Костякова (1960), [.С.Ерхова(19б6), Г.И.Швебса (1967), Е.М.Гусева (1979) и дру-'их показали, что впитывание воды в почву определяется много-;исленностью природных и хозяйственных факторов.В настоящее ¡ремя существует несколько направлений изучения впитывания во-(ы в почву. Лабораторные исследования и зависимости, основание на Физических, феноменологических моделях процесса впиты-¡ания требуют большого количества трудно получаемой информации, [то затрудняет их практическое использование. Поэтому широкое ¡аспространение получили эмпирические зависимости, позволяйте -в полевых условиях изучать процесс впитывания с целью обо-:нования достоковых поливных норм (Ерхов, 1966; Колесник, 1975; ¡льин и др., 1981; Исаев, 1982; Кузнецов и др., 1986).

Эрозионно-допустимьге(или достоковые) поливные нормы являйся основой почвозащитной технологии дождевания и определяйт-!я в результате оценки безнапорной водопроницаемости почв.

С целью установления расчетной Формулы и определения па-»аметров впитывания на действующих и проектируемых ороситель-мх системах региона в различных почвенных условиях проведено 6 серий экспериментальных поливов дождеванием с помощью ПДУ.

На основе графоаналитического и регрессионного анализа 1пнтных данных получена формула экспоненциально-степенного ви~

___Р — (I)

екрЩйШ,)) '

■до т - ЭДПН, мм; Р - показатель безнапорного впитывания, ма; 1 и<{,- параметры; р - интенсивность дождя, мм/мин; Ы - круп-¡ость капель, мм; р» и с1, - единичные интенсивность и круп-гость капель дождя {ft= I мм/мин, й, = I мм).

Параметр впитывания В отражает влияние интенсивности дож-;я на ЭДПН,^ - крупности капель. Анализ изменчивости этих па-¡аметров свидетельствует о том, что она вызывается статистически причинами. С учетом этого для исследованных почв осреднен-

9

ные параметры впитывания равны: В=1,5 - для почв суглинистого гранулометрического состава и В=2 - для супесчаного; =0,6.

Анализ полученных нами данных с использованием известных формул определения ЭДПН показывает, что зависимость (I) является наиболее точной.

ВЛИЯНИЕ ОСНОВНЫХ ПРИРОДНО-ХОЗЯЙСТВЕННЫХ ФАКТОРОВ НА

ПОКАЗАТЕЛЬ ВГШгШАШЯ вида В ПОЧВУ ПРИ ДОЖДЕВАНИИ

Плотность пахотного слоя почвы. Показатель безнапорного впитывания Р представляет собой слой искусственных осадков, впитавшихся в почву до образования стока. Его величина зависит от ряда Факторов, определяющих процесс впитывания, в частности, от плотности пахотного слоя почвы.

Полученная в результате исследований Формула позволяет учитывать изменение показателя впитывания от плотности пахотного слоя в течение оросительного периода:

Р=8 ехр[аЫ0-*)]; (2)

где PJ - показатель впитывания при плотности <¿0 ; а - параметр, отражающий влияние плотности почвы на показатель впитывания и увеличивающийся при утяжелении ее гранулометрического состава (табл. I).

Тип и подтип почвы.Анализ результатов по определению стандартного показателя впитывания Р0 (почва рыхлая, без корки, предполивная влажность 0,6-0,?НВ, уклоны менее 0,01) в различных почвенных условиях позволяет разместить изученные почвы по безнапорной водопроницаемости в закономерный ряд. Отмечено, что безнапорная водопроницаемость неэродированных среднесугли-нистых почв снижается по мере усиления их автоморфности и ухудшения агрохимических свойств. В порядке убывания показателя впитывания (осредненные значения) почвы основных таксономических единиц располагаются следующим образом: чернозем выщелоченный (Рф = 108 мм), чернозем обыкновенный (Рд = 83 мм), чернозем южный (р0 = 74 мм, темно-каштановая (Рд = 72 мм), каштановая (Рд = 63 мм), лугово-каштановая (Рф = 62 мм).

Тяжелосуглинистые разновидности изученных почз характеризуются пониженной безнапорной водопроницаемостью. Так для чернозема обыкновенного Рд = 51 мм, чернозема южного Рф = 4Т мм.

Таблица I

Параметр« О. для некоторых почв юга Средней Сибири

Почва

:Оросительная.: Культура : система :

а

Чернозем ю*ный средне-мощный тяжелосуглинистый

Означенекая Кукуруза

3,2

Каштановая маломощная

среднесуглинистая Койбальская Пшеница

2,7-2,8

Каштановая маломощная

легкссуглинистая

Лугово-каштановая среднесуглинистая

Койбальская Пшеница

2,5

Кара-Хаакская Картофель

2,8

Каштановая легкосуглинистая

Кара-Хаакская Касто^ель

2,6

Увеличение стандсзтньгх показателей впитывания легкосуглинистых разновидностей почв по отношению к среднесуглинистым составляет для чернозема кжного и темно-каштановой почвы 305?, каштановой и лугово-каштаноэой, соответственно, 40 и 60& Наибольшей безнапорной водопроницаемостью характеризуются каштановые и светло-каштановые почвы супесчаного гранулометрического состава Р0 = 105-110 мм.

Засоление и солонцеватость. Влияние засоления и солонцв-ватости почв на безнапорное впитывание изучено на Абаканской и Койбальской оросительных системах. На каштановой маломощной легкосуглинистой почве Абаканской оросительной системы отмечено снижение показателя впитывания Р0 с 87 до 73 мм на слабо -и 65 мм на среднезасоленных аналогах, что составило, соответственно, 15 и 257,. Почвы слабой, средней и сильной степени со-лонцеватости Койбальской оросительной системы имеют показатель безнапорного впитывания ниже по сравнению с несолонцеватыми на-Т2, 24 и 26% в начале вегетационного периода и, соответственно, на 16;.35 и 60^ - в конце. При сильной степени солонцеватости резкое уменьшение показателя впитывания' Р0 отмечено уясе перед

ТТ

вторым поливом, что связано со значительным увеличением плотности почвы.

Эсодированнооть почв. Существенное влияние на величину показателя впитывания оказывает эродированность и дефлирован-ность почв (табл.2).

Отмечено устойчивое снижение безнапорной водопроницаемости на черноземах обыкновенных и южных (слабоэродированные -10-20$, средне- и сильноэродированные, соответственно, в 1,31,5 и 2,3 раза), а также темно-кыитановых, каштановых почвах. Резкое снижение показателей впитывания при сильной степени эро-дированности почв связано с выходом на поверхность их бесструктурных окарбокаченных горизонтов.

Уклон дневной поверхности. Расширение площадей орошаемых дождеванием земель ведет к вовлечению участков с повышенными уклонами, что усиливает опасность развития ирригационной эрозии.

Искусственное довдевагае площадей с уклонами от 0,005 до 0,073 в различных почвенных условиях показало, что заметное влияние уклона на показатель впитывания происходит после превы-шедая некоторого критического значения. Анализ экспериментального материала позволил выразить зависимость безнапорного впитывания от уклона поверхности Формулой:

Р1=Р0 exp(C(iKP-L))t (3)

где Р и PQ- показатели безнапорного впитывания при уклонах, соответственно, больших и меньших кситического (Up ); С - параметр, характеризующий степень влияния уклона на показатель впитывания (табл.3). Он зависит от характера рельефа и показателя впитывания на беэуклонной поверхности.

В целом, для практического использования параметр С принят равным 14 - для рыхлой почвы, 17 - для уплотненной, крити -ческив уклоны 0,007 и 0,014, соответственно.

Репрезентативность полученных параметров и Формулы (3) подтверждена экспериментальным материалом.

Растительный покров. Для учета почвозащитной роли растительного покрова в расчетах ЭДПН предложена модель, включающая экспериментально установленные закономерности впитывания воды в почву при догдевании на участках с открытой и защищенной ■ почвой. В основе модели лежит положение, что полив поля с "пятна-

Т2 .

Таблица 2

Стандартные показатели впитывания Р0 эродированных почв

Почва

¡Оросительная: : система :

Орошаемая : Р0,

культура :

мм

Чернозем обыкновенный средне-суглиностый слабоэродированный Городокская

Чернозем обыкновенный средне-суглинистый слабоэродированный Табатская

Чернозем обыкновенный средне-суглинистый сильноэродированкый Городокская

Чернозем ю?иый легкосуглинистый слабодефлированный Ханкульская

Чернозем юкный среднесуглинистый слабодефлированкъй Ханкульская

Чернозем южный среднесуглинистый среднедефлированшй Ханкульская

Чернозем южный среднесуглинистый слабоэродированный Городокская

Чернозем южный среднесуглинистый сильноэродированный Городокская

Темно-каштановая легкосуглинистая слабоэродированмая Абаканская

Каштановая легкосуглинистая среднеэродированная « Абаканская

Овес 67

Кукуруза 73

Кукуруза .42

Овес 76

Овес - 56

Овес 49

Овес 58

Кукуруза 30

Овес 78

Рапс 51

ми " разной безнапорной водопроницаемости почвы следует закончить в такой момент, когда слой водообразования на открытой части поверхности достигнет уровня остаточной водопоглощающей способности почвы на защищенной поверхности. Выразив это положение математически, предложена Формула, позволяющая рассчитать коэффициент влияния растительного покрова с учетом параметров бечнапорного впитывания В и , а также проективного по-' крытия поверхности почвы}: ■ ,

йч\|(«р(*<М <«

13

Таблица 3

Параметры, характеризующие впитывание вода в почву при дождевании на склонах

Почва Агротехническое состояное^ ^ • Критичес-. кий уклон Показатель впитыа-ния Р0 мм Параметр С

Лугово-каштановая Почва с коркой 0,006 29 17

среднесуглинистая Стандартная об-

работка 0.009 34 15

Чернозем южный ма- Почва с коркой 0,008 29 17

ломощный средне- Стандартная об-

суглинистый работка 0,010 36 14

Чернозем южный ма- Стандартная

ломощный среднесуг- обработка 0,014 48 .14

линистый

Каштановая моломощ- Почва с коркой 0,007 44 16

ная среднесуглинис- Стандартная

тая обработка 0,014 47 14

Используя полученный коэффициент К^, рассчитывается показатель впитывания Р0 для защищенной растительным покровом поверхности: Рр = КрР, где Р - показатель впитывания для открытой почвы.

Полученные опытным путем нами и другими авторами коэффициенты растительного покрова близки к расчетным. Это дает возможность использовать зависимость (4) в практических целях.

Изменчивость показателя впитывания. Она связана с пространственной неоднородностью почвенного покрова и случайными ошибками измерений. По результатам изучения распределения показателя впитывания по сериям опытов установлено, что око в большинстве случаев близко к нормальному.Коэффициент вариации показателя впитывания находится в пределах 0,2 - 0,3. Это значит, что показатель впитывания значительно менее изменчивая величина, чем коэффициент фильтрации.

Приняв приемлемой для экспериментальных определений показателя впитывания Р и, соответственно ЭДПН, относительную ошибку равной $ = 0,1, получена необходимая повторность его определения ( л = 4-9). В этом случае вероятность нахождения истинного значения эффективной оценки составит 68^.

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПОКАЗАТЕЛЯ БЕЗНАПОРНОГО ВПИТЫВАНИЯ ПРИ РАЗРАБОТКЕ ПОЧВОЗАЩИТНОЙ И РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩЕЙ технологии ДОЖДЕВАНИЯ

Обобщение экспериментального материала по определению показателей безнапорного впитывания позволило провести группировку почв черноземного и каштанового типов почвообразования по их безнапорной водопроницаемости. Полученные данные могут быть использованы для расчетов ЭДПН (гг>о) при проектировании эрози-онно-безопасньгх поливных режимов сельскохозяйственных культур.

где -т, - единичная безразмерная характеристика ЭДПН; - ко-эйфтдеент влияния уклона поверхности почвы.

Нами построены календарные графики изменения в течение оросительного периода значений т, применительно к ряду доткде-вальных машин и орошаемых культур региона. Расчеты выполнены на основе полученных зависимостей показателя впитывания от природно-хозяйственных факторов.

Использование показателя впитывания для расчетов ЭДПН, выбора на их основе дождевальной техники и технологических схем ее использования позволит предотвратить ирригационную эрозию почвы, повысить эффективность доддевания.

" ВЫВОДУ

Т. Ирригационная эрозия почв при дождевании развита в регионе почти повсеместно. За оросительный сезон с орошаемых зе-^г мель, имеющих незначительные уклоны (0,003-0,0Т2), перераспределяется и выносится 6-ТЗ т/га высокодисперсных почвенных частиц. На площадях с большими уклонами (0,020-0, 025) твердый сток достигает ГЗ-Т8 т/га. Потери гумуса составляют от 0,4 до 0,9 т/га. В результате происходит снижение плодородия почв, которое не восполняется почвообразовательным процессом.

2. На основе проведенных исследований в различных почвен-

15

них и агротехнических условиях региона установлена зависимость стадии безнапорного впит-пзания от интенсивности и крупности капель дождя. Она наиболее точно выражается Формулой экспоненциально-степенного вида (I).

3. Безнапорная водопроницаемость почв характеризуется показателем впитывания Р, параметрами Б и q, , отражающими влияние на нее интенсивности и крупности капе.*» довдя. Осреднен-ные параметры впитывания равны: Б = 1,5 для почв суглинистого гранулометрического состава и В - 2 для супесчаного; q = 0,6.

4. По стандартному показателю впитывания изученные суглинистые почвы можно расположить в следующем порядке: чернозем выщелоченный (Р = 102 мм); чернозем обыкновенный (Р = 83 мм); чернозем южный (Р0 = 74 мм); темно-каштановая (PQ = 72 мм); каштановая (PQ = 63 мм); лугово-каштановая (PQ = С2 мм).

5. Установлена зависимость показателя впитывания от ряда природно-хозяйственных Факторов. Отмечено его снижение на слабо- и среднезасоленных каштановых почвах, соответственно, на Т5 и 25Î по сравнению с незаселенными аналогами.

Уменьшение показателя впитывания почв слабой, средней и сильной степени солонцеватости по оп^днщц^гесолонцеватой составляет 12, 24, 28% в начале вегетационного периода и 16, 35 и 60^ - в конце. При сильной степени солонцеватости резкое снижение показателя впитывания отмечается перед 2-м поливом.

На слабо-, средне- и сильноэродированных черноземах обык- i новенных и южных безнапорное впитывание ниже, чем на неэродиро-ванных аналогах, соответственно, на 20^, в 1,3-1,5 к 2,3 раза.

6. Влияние плотности пахотного слоя почвы на показатель впитывания может быть выражен»через параметр а . Его изменение (2,5 - 3,2) связано с утятелением гранулометрического состава notre.

7.Уклон местности существенно снижает безнапорное впитывание после превышения критического значения (0,007 - 0,0Т4). Степень влияния уклона определяется параметром С и зависит от характера рельеЛа, показателя впитывания Р .

8. Предложена модель, позволяющая учитывать влияние растительного покрова на показатель впитывания в зависимости от проективного покрытия поверхности почвы, параметров впитывания

В и ç , крупности капель дотдя.

16 п

\) от

9. Эрозионно-допуагкшдалхщгатае^оЕ^ являются основой почвозащитной технологии дождевания. В течение оросительного периода они составляют на черноземах суглинистого гранулометрического состава при .поливах широкозахватной дождевальной техникой ("Кубань-Jl'i "Фрегат") 30-45 мм, каштановых - 20-30 Орошение машинами ДДА-ЮОМА, ДЦН-70 не позволяет выдавать о'ез ^ , стока нормы более 15-25 мм. Величины ЭДПН определяются почв^н- , ^ ними условиями, характером растительного покрова и типом дож- / JT" девальной техники. Л /

ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕШ ДИССЕРТАЦИИ \>J К, ^

1. Савостьянов В.К., Карпенко В.Д., Кошкарев В.А. Прояв-ленне ирригационной эрозии почв при поливе дождеванием в уело-виях Средней Сибири // Предотвращение ирригационной эрозии почв Средней Сибири.- Красноярск, 1982.- С. 5-II.

2. Савостьянов В.К., Карпенко В.Д., Ензак Х.В. Определение эрозионно-допустимых поливных норм для орошаемых-земель Средней Сибири на основе оценки их впитывающей способности /Дам я«е.- С.11-29.

3. Савостья-юв В.К., Карпенко В.Д., Вишневская Л.П. Рекомендации по предотвращению эрозионных процессов при дождевании на орошаемых землях Хакасской АО и юга Красноярского края,-Абакан-Красноярск, 1983.- II с.

4. Карпенко В.Д., Савостьянов В.К. Опыт применения методики изучения впитывающей способности почв при поливе дождеванием в условиях Средней Сибири /./Эродированные почвы и повышение их плодородия.- Новосибирск: Наука, Сиб.отд-ние, 1985.- C.I68-I73.

5. Карпенко В.Д., Ерхов Н.С., Савостьянов В.К. Способы определения эрозионно-допустимых поливных норм при дождевании //Пути освоения мелиорированных земель Сибири.- Красноярск, 1985.- С. 88-96.

6. Карпенко В.Д. Влияние объемной массы почвы на эрозион-но-допустимые нормы полива //Гам же,- С. 140-142.

7. Капишев И.Ф., Карпенко В.Д. Режим орошения сельскохозяйственных культур //Система орошаемого земледелия Хакасской АО (рекомендации).- Абакан, 1985.- С. 16-28.

8. Карпенко В.Д. Изменчивость показателя впитывания воды в почву при дождевании для условий юга'Средней Сибири.//Оро-

ул.^Н'Л -

шение и осушение земель в Сибири.- Красноярск, I986.-C.II0-II5.

9. Карпенко В.Д., Савостьянов Б.К., Ерхов Н.С. Расчетный показатель впитывания воды в почву при дождевании //Изв.СО АН СССР, сер.биолог.наук.- Новосибирск¡Наука, Сиб.отд-ние, 1987.-Вып. 3.- С. 77-82.

10. Савостьянов В.К., Карпенко В.Д., Ерхов Н.С. Почвенно-мелиоративное обоснование почвозащитной и ресурсосберегающей технологии доздввания //Мелиорация и водное хозяйство.-1990.-# 9-С. 46-49.

11. Карпенко В.Д., Ерхов Н.С., Савостьянов В.К. Предотвращение деградации орошаемых черноземов Средней Сибири //Орошаемые черноземы и их рациональное использование . /НПО "Югме-лиорация".-Новочеркасск, 1990.- С. 53-59.

12. Савостьянов В.К., Карпенко В.Д., Ерхов Н.С. Предотвращение ирригационной эрозии почв юга Средней Сибири при поливе дождеванием (методические рекомендации). - Красноярск, 1990.-

81 с.

Зек.1801,тир.100,п/о"Сибирь"