Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Изучение влияния орошения минерализованными водами на черноземы южные слабогумусированные и урожаи сельскохозяйственных культур

ВАК РФ 06.01.02, Мелиорация, рекультивация и охрана земель

Автореферат диссертации по теме "Изучение влияния орошения минерализованными водами на черноземы южные слабогумусированные и урожаи сельскохозяйственных культур"

Украинская академия аграрных наук

УКРАИНСКИЙ OP.Bb.IA ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ГИДРОТЕХНИКИ И МЕЛИОРАЦИИ

На правах рукописи

УДК 631.62:628.31:630.5Ч-.6ЭГЛ5

КУЗЬМИНСКИЙ ВИКТОР ВАЛЕНТИНОВИЧ

' ИЗУЧЕНИЕ ВЛИЯНИЯ 'ОРОШЕНИЯ МИНЕРАЛИ30ВАШШ1 ВОДАМИ НА ЧЕРНОЗЕМЫ КШНЫЕ СЛАБОГУМУСИРОВАННМЕ И УРОЖАЙ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ КУЛЬТУР

Специальность 06.01.02 - Мелиорация и орошаемое земледелие

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Киев - 1992

Работа выполнена в Украинской ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательском институте гидротехники и мелиорации (УкрНИИГиМ) академии аграрных наук г

Научный руководитель - заслуженный работник сельского

хозяйства УССР, доктор с.-х. наук, . профессор Т.Н. ХРУСЛОВА

" Официальные оппоненты - член-корреспондент Украинской

академии аграрных наук, доктор с.-х. наук, профессор A.A. С0Б1ГО

- кандидат с.-х. наук, ведущий научный сотрудник Е.П.САФОНОВА

Ведущее предприятие - Институт инженеров водного хозяйства Министерства высшего образования Украины

' Защита состоится "27" мая 1992 года в " 10 " часов на заседании специализированного совета К.020.56.01 в Украинском ордена Трудового Красного Знамени научно-исследован льском институте гидротехники и мелиорации

Отзывы об автореферате в двух экземпляр .х, заверенные печатью, просим направлять, ученому секретарю совета по адресу: 252022, г. Киев, ул.Васильковская, 37, УкрНИИГиМ.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института

Автореферат разослан "¿¿/j" апреля 1992 г.

Учек jfl секретарь специализированного совета, кандидат с.-х. наук

Л.М. ФЕНЕНК0

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. В Украине орошается 2,6 млн.га земель, из них 60$ черноземы. Минерализованными подземными и поверхностными водами в настоящее время орошается более 0,5 млн.га земель. Опыт эксплуатации оросительных систем на черноземах показал, что такой тип почвы очень чувствителен к качеству поливных вод. Исследования, проведенные в степи Украины, показывают, что в результате орошения че\ гоэемов минерализованной водой с неблагоприятными показателями возникает ряд отрицательных процессов, которые сниж ют плодородие земель, урожайность сельскохозяйственных культур и качество продукции.

При необходимости использования для орошения минерализованной воды с неблагоприятными ирригационными показателями возникает потребность в разработке способов и технологических приемов подготовки ее к поливам, в оценке влияния орошения мелиорированной водой на свойства и плодородие почв, урожайность и качественный . состав сельскохозяйственной продукции. Учитывая то обстоятельство что ежегодно качество поливной воды снижается, ввиду все увеличивавшихся объемов сбросных вод, решение намеченных вопросов является весьма актуальным, имевшим гзроднохозяйственное значение.

Цель работы заключалась в исследовании возможности использования для поливов воды из водохранилища Сасык после улучшения ее качественного состава, в изучении влияния мелиорированной воды на псчве..ные процессы, урожайность сельскохозяйственных культур, качество продукции.

Задачи исследований вид, зал и:

- изучение химического состава поливной воды, оценку пригодности ее для орошения;

- разработку способов улучшения качес. генного состава и технологических приедав подготовки воды к поливам;

- установление закономерностей влияния поли! :ой вода после ее мелиорации на содержание в черноземах южфлс гумуса и г. движ-ных форм питательна: веществ, на количественный и качественный состп еол~й в почве и обменных оснований, на изменение водно-физических свойств почвы, разЕитке растений, урожайность и

качество сельскохозяйственной продукции;

- разработку системы и состава контроля за химическим составом поливной воды, состоянием почв и качеством продукции;

- опытно-производственную проверку технологии подготовки ми-лерализованных вод к поливам.

Объект исследований. .Ьунай-.Ьнестровская оросительная система Одесской области, хлоридно-натриевая щелочная минерализованная вода, водохранилище Сасык, черюэемы южные слабогумусированные колхоза им.Кутузова Татарбунарского района, пшеница озимая и кукуруза на силос, гумус, подвижные формы питательных веществ, обменные основания, количественный и качественный состав солей в воде, почве,-мелиорантах, способы и тех! ^логические прием', подготовки воды к пол.' -зам рост и развитие растений, урожайность и качество продукции.

Методика исследований. Поставленные в диссертационно», работе задачи решали на основании теоретических обобщений, лабораторных и половых стационарных опытов, применения методов математической статистики, провар!и результатов исследований в опытно-производственных условиях и в процессе промышленного внедрения. -

Научная новизна. Впервые научно обоснована возможность использования для орошения сельскохозяйственных культур предварительно подготовленной щелочной воды хлоридно--атриевого типа и исследованы процессы влияния ее на рост, развитие, урожайность и качество продукции пшеницы озимой и кукурузы, на солевой и питательный режимы почв, поглотительную способность черноземов южных тяжелосуглинистого ыехаьического состава. Изучен химический состав воды из водохранилища Сасык, разработаны и внедрены требования к качественному составу поливной воды, способы и технологические приемы подготовки воды к поливам, установлена возможность использования длч орошения воды из водохранилища Сасык после насыщения ее кальциевый"" солями и нейтрализации щелочности серной кислотой, определены оптимальные нормы внесения мелиорантов в поливную воду.

На защиту выносятся следующие научные положения:

- способы и технологические приемы улучшения ирригационных показателей поливной в_ды хлоридно-натриевого типа, щелочной реакции среды;

- взаимосвязь приемов мелиорации поливной воды, питательного

и солевого режимов почв, урожайности сельскохозяйственных культур, качества продукции;

- требования к качеству поливк fi воды из водохранилища Са^ык при использовании для орошения зерновых культур, система и- состав контроля.

Практическая ценность работы. Внедрение разработанной технологии по способом и технологическим приемам подготовки воды к поливам обеспечивает сохранение.плодородия орошаемых земель, предупреждение процессов зг-^оления и осолониевания почв, повышение урожайности сельскохозяйственна культур, улучшение качества продук-. ции, полуеш з экономического эффекта в размере 70-100 руб/га, охрану окружающей среды.

Апробация ряботы. Основные положения диссертационной работы и ' результаты проведенных исследований одобрены НТО отдела мелиорации почв и воды УкрНИИГиМа (Киев, 1988-1990 г.), Всесоюзной научно-пра ктической конференцией молодых ученых "Экологическое совершенствование мелиоративных систем" (Москва, 1989 г.), первой республиканс кой нру^-юй конференцией "Проблеми рацТонального використання.охо-рони та в1дтворення прородно-ресурсного потенц1алу Укра1нсько1 PCP" (Черновцы, 1991 г.'/, 4-й сессией Татарбунарского районного совета народных депутатов двадцать пер'эго созыва (Татарбунары, 1990 г.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 4 работы.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа сс^то -ит из ввепения, восьми глав, выводов и предложений производству , списке, использованной литературы и трех приложений. Работа изложена на 200 страницах машинописного текста, включает 33 таблицы, ил-•люстрирована 15 рисунками и 3 фото. Список использованной литера -туры включает 146 наименований,, из них 15 зарубежных авторов.

ОСНОВНОЕ С0/фР!йАК!*Е РАБОТЫ

I. Использование природных минерализованных вод для орошения.

Проблеме использования природных минерализованных вод для оропения сельскохозяйственных культур большое внимание уделяется во многих странах мира (Алжир, Индия, Лзраиль, Италия, США, Туне"). Значительно возросло сельскохозяйственное использование минерализованных еод и в странах СНГ. Причиной этого является все увеличивающийся дефицит пресной -воды, пригодной для целей орошения.

В главе рассмотрены результаты исследовани:) многих авторов по выяснению влияния орошения минерализованными водами различного химического состава на почвы и урожайность сельскохозяйственных . культур (Буданов 11,$., 195б-19^б| Можейко А.М., Воротник Т.К., 1958; КовдаВ.А., 1961; ЛвгоотаевВ.М., 1961; Хруолова Т.Н., I97I-J99I) Панова A.B., 1971,- Якубов Х.И., 1973j Васкаченко И.Н., I976J Пищейко Л.Й., 1977? Глухова Т.П., I977j Болдырев,А,И., i960; Кизяков D.E., 1983| Рабочее И.О., 1984| Супряга И.К., 1966; Везд-нина С.Я., 1986{ Ладных В.Я,, 1968 и др.). Авторы исследований приходят к выводу, ото сущность и механизм взаимодействия почвы с минерализованной водой изучбны еле недостаточно. В связи о этим процессы взаимодействия орошаемых почв о минерализованной водой и влияние последней на развитие и рост сельскохозяйственных культур требуют дальнейшего всестороннего исследования.

Отмечается, что во многих случаях при орошении минерализованными водами в почвах, особенно черноземных, о различной с веленье интенсивности начинают развиваться процеосы, которые вызывают ухудшение их плодородия и в конечном итоге приводят к засолению и осолонцеванию. Очень важное аначение вдесь приобретают вопросы регирнального изучения качества оросительной воды и выдачи рекомендаций по их использованию*

2. Природные условия объекта исследований

Приведена характеристика природных условий района исследований, особенности геоморфологии и климата юго-западной части При- . черноморской низменности, именуемой Придунайокой равниной. Рассмотрены особенности почвообразовательного процеооа в междуречье р. Сарата-Хаджидер, где расположен объект исследований. Показано, что исследования проводились в разные по климатическим условиям годы, что повышает их надежность и достоверность.

. СЗъектом исследований являлись черноземы южные слабогумуси-рованные. Основная почвообразуюаая порода представлена тяжелосуглинистым карбонатным лессом. Исследуемая почва характеризуется как иловахо-крупнопылеватый суглинок. Плотность твердой фазы метрового слоя почвы составляет 2,7 г/см3, скелета почвы - 1,28 г/сы3. Уровень плодородия not.j опытного участка достаточно высокий. Содержание гумуса в пахотном 0-20 см сл э составляет 3,2-3,7$, по профилю количество его постепенно уменьшается, достигая не глубине 100 см г тчения 1,2-1,8%. Почвы на глубину до 3 и не засолены.

- б -

Глубина залегания первого от поверхности водоносного горизонта составляет 12-15, о в южной пр'чдорской зоне Дунай-Днестровской оросительной системы (ДДОС) 1-3 м. По химическому составу это хло-ридно-сульфатно-натриево-магниевые и хлоридио-натриево-магниевыз воды. В зоне расположения опытного участка грунтовые воды залегают на глубина более 10 м к не участвуют в процессах почвообразования. .

3. Программа и методика исследований

Программой исследований предусматривалось:

- изучить химический состав полисной воды хлормдно-натрлеBoro типа до и после ее мелиоративной подготовки (фосфогипс+серная ' кислота);

- дать оценку качества воды до и поело подготовки.

В полевом стационарном опыте ставилась задача:

- установить закономерности влияния орошения предварительно подготовленной водой на содержание в черноземе южном : умуса, подвижных чЮрм питательных веаоств, водорастворимых солей, на изменение водно-физических и физико-химических свойств почв;

- изучить влияние мелиорированной воды на развитие растений, урожайность сельскохозяйственных культур и качество продукции;

- проверить результаты исследований и технологию подготовки минерализованных хлоридно-натрновых щелочных вод к поливам в опытно-производственных условия*.

Приг,дность воды для орошения оценивали методами, предложенными Будановым М.й. (1956,1965), Можейко A.M., Воротником Т.К. (1958).Департаментом сельскогг хозяйства США (19Ь4), Алекиным O.A. (1946), Антиповым-Каратвевым И.Н., Кадером Г.М. (1959,1961), Д^ви-сом C.B. (1962), Саболчем И.* Да раб К. (1966), Хрусловой Т.Н. (1970,1986,1991).

Химический анализ поливной воды из водохранилища Сасык, состав водной вь.-яжки из почвы и обменных оснований, содержание гумуса и питательных веществ, гранулометрический состав почв, плотность твердой фазы почвы определяли общепринятыми методами. Растительную продукцию анализировали в соответствии с требованиями зоотехнической и ветеринарной служб.

Полевой опыт по изучению влияния орошения минерализованными водами на черноземы южнке слабогумусированные и урожайность сельскохозяйственных культур был заложен в 1988 г. в колхозе им.Куту-

зова Татарбунарского района Одесской области по следующей схеме: Варианты: I. Без орошения (контроль); 2. Орошение минерализованной водой (контроль); 3. Орошение минерализованной водой после внесения фосфогипса на поверхность почвы, 5 т/га; 4. Орошение минерализованной водой после нейтрализации щелочности воды серной кислотой, 20-30 г/м3; 5. Орошение минерализованной водой после внесения фосфогипса в поливную воду дозой 1,5-1,6 кг/м3; 6. Орошение минерализованной водой после нейтрализации щелочности серно'й кислотой и внесения фосфогипса в поливную воду дозой 1,5-1,8 кг/м°.

Повторность опыта четырехкратная. Площадь опытной делянки 66 (/", учетной -20 ъ?. При размещении вариантов был применен метод рендомизированных повторений, позволяющий устранить влияние неоднородности плодородия почвы на ;ззультаты опыта и 'повысить точность эксперимента. В 1988 г. на опытном участке для выявления степени однородности поименного плодородия был произведен уравнительный п^сев овса ярового. Поливы с.-х. культур проводили пр снижении влажности почвы до 70-75% от наименьшей влагоемкости (НЗ) :ог-ласно рекомендаций по щадящим режимам орошения минерализованными водами в хозяйствах зоны ДЧРС, разработанных УкрНШГиМом и УкрНШОЗом (1987). Влажность почвы определяли термонесовым методом на глубину до I м, наименьшую влагоемкость - методом залива площадок, коэффициент фильтрации почвогрунтов определялся по методу Н.С. Нестерова прибором ПВН-00 в трехкратной повторности. Физико-химические показатели определяли послойно чер-з 20 см з 2-х метровой толще общепринятыми методами. Урожай с.-х. культур учитывали с каждой опытной делянки. Статистическую обработку результатов исследований проводили дисперсионным методом по Б.А. ,тоспехову(1985) с использованием пакета стандартных программ на МК-61. Фенологические наблюдения за развитием растений вели по методике, применяемой при 'гортоиспытании сельскохозяйственных культур.

4 Химический состав поливной воды из водохранилища Сасык, оценка пригодности для орошения

ТТшведены данные химического состава поливной воды, краткря характеристика системы подачи пресной воды из р.Дунай в Сасыкское водохранилище, количественная изменчивость химического состава воды из водохранилища Сасык в период зго рассоления (1980-1982 гг.) и последующий период использования на ^шение (1962-1990 гг.!,, ирригационная оценка поливной воды.

Поливная вода из годохранилиша Сасык характеризуется неблагоприятными ирригационными показателями. Тек, в 1988-1990 гг. сходная неподготовленная вода имела щелочную реакцию - рН 8,2-8,8, высокое содержание натрия - 264-564 мг/л и хлора - 447-760 мг/л. Количество карбонатов составляло 3,0-15,0 мг/л, гидрокарбонатов -122-225, сульфатов - 104-642, кальция - 52-70, магния - 29-120 мг/л. За годы исследований для поливной воды характерна значительная изменчивость содержания сульфатов, магния и калия. Менее значительная изменчивость отмечена для су/.зго остатка, карбонатов, гидрокарбонптов, хлора, кальция и водородного показателя.

Серьезную опасность для орошаемых почв представляет наличие в воде значительного количества натрия, хлора и магния (магниевый процент по Саболчу И. и Дараб К. составляет 58-77). По денным ирригационной оценки оросительной воды следует, что перед подачай на полив она нуждается в насыщении кальциевыми солями, нейтрализации иелочности серной кислотой (Хруслова Т.Н., 1979). Соотношение натрия к кальцию в неподготовленной воде изменялось от 3,3 до 6,4, а натрия к cyî.y-ie кальция л магния от 1,3 до 1,9.

Качественный состав поливной воды оценивали также по содержанию -активных форм ьатригг и кальция, для чего пользовались зависимостью по определению средней и( гной активности, которую применяют к оценке многокомпонентных растворов электролитов (Дэвис C.B.,

, ? т0,5 т

AZ2 ( -¿J---0,31), ( 1 )

I 4 •Р«&

где А - постоянная предельного закона Дебая-Хюккеля для водных растворов;Z - вален""юсть растворенного вещества;

Х- ионная сила раствора электролита.

Расчет ионной силы оросительной воды из водохранилища Сясык доказал возможность применения формулы Дэвиса для определения активностей кальция и нетрия. Процент активною натрия к общему его содержанию в воде составил 83-86%. Активность кальция в неподготовленной оросительной воде за годы исследований (т988-1990) была значительно ниже и варьи^вала в пределах 47-54%. Соотноше ле активностей натрия и кпльция изменялось от 8. до 13. Вода с таким соотношением активностей согласно классификации УкрНИИПА (Чаусова JI.A., Кукоба И.И., Ладных В.Я., 1991) перед подачей ян орошение нуждается в обязательном разбавлении пресной еодой, насыщении кальциевыми солями.

В материалах главы приведена танке оценка .¡ачественного состава воды из водохранилища Сасш по содержанию гипотетических солей. Отмечается, что в оросительной воде сроди гипотетических солей преобладают натриевые: №С2 - 6,3-13,8 м.акв/л; Ua-SD^ - 4,312,4 м.экв/л. В небольших количествах присутствует сода: 0,1-0,6 м.зкв/л. Значительным было содержание хлорида магния: 2,1-10,0 м.эк_в/л. Количество сульфата и гидрокарбоната кальция в воде колебалось в пределах 0,1-2,3 и 2,1-3,7 м.экв/л. Таким образом неподготовленная поливная вода требует мелиорации кальцийсодеркащими веществами и серной кислотой, образования и увеличения количества нетоксичных для с.-х.культур солей ( CaSO^, Ca(HCOa)g).

5. Исследование химического состава поливной ходы после ей мегчорации. Оценка пригодности для орошения

3 главе дан анализ исследований отечественных и зарубежных ученых по вопросам мелиоративного улучшения поливной воды (Хрус-лова Т.Н., I97I-I99I; Болдырев А.И.-, 1980; Лазарчук H.A., i960; Ацеховский Г.Н., 1983; Абрамов А.Ф., Ивашкин В.И., 1988; Ладных В.Я., Ивашина Е.И., 1988; Луганская И.А., Лозановская И.Н., 1989; Шедо'рченко А.Н., 1989; Хруслова Т.Н., ЗавалиЙ H.H. i др., 1990; Кемрег W.J). , 1975; Hi^amoto d. , 1976; Pxcither R..J-. , 1977; 1С eixlin^ Т.е., Ra.0 РЛ. с. , 1978 -jfinad В. , Haider G . , 1979; Hita.&.i. , tlinfrh M. T. , 1980). Изложены об Зщенние -результаты научных исследований по использованию фосфогипса и серной кислоты для мелиорации поливной воды, подтверждена перспективность и целесообразность выбранного направления разработок.

Для определения потребности в фосфогипсе при мелиорации поливной во„ы пользовались следующей зависимостью (Хруслова Т.П., 1986):

Н=(А-Б)-100-К , - (2 )

X

где Н - ..орма гипса (фосфогипса), г/л; А - количество нэтрия в

воде, м.экв/л; Б - содержание кальция в воде, м.экв/л;

Л - миллиэкБивалентный'коэффициент гипса, 0,086; X - содержание Ca 2HgO в сыромолотом гипсе, %.

В главе описан тш<же принцип работы системы автоматизации процессов подготовки поливной воды (Хруслова Т.Н., Евдокимов Я.Ф., Кистень В.Г., 1989).

Химическими анализами мелиорированной воды установили, что при внесении фосфогипса в поливную "оду дозой 1,6-1,8 кг/м3 со держание в ней гидрокарбонат-иона снижается на 7-185?, карбонат- ' ион отсутствует, количество кальция возрастает в 2-5 раз. Внесение серной кислоты полностью нейтрализует карбонат-ион и снижает содержание в поливной вэде гидрокарбонатов на 13-3256. Согласно оценке качества воды после ее мелиоративной подготовки (фосфогипс + серная кислота) по большинству методик, кроме Алекина O.A., она пригодна для орошения. Установлено, что внесение фосфогипса в поливную воду снижает магниевый процент до 26-46$ и делает воду пригодной дл>. орошения (ТаЗл. I).

В результате оценки качественного состава мелиорированной воды по содержанию активных форм натрия и кальция установлено, что активность натрия составляет 60-82$, кальция 42-45$. Соотношение активностей натрия и кальция в поливной воде значительно снижается. После мелиорации воды фосфогипсом соотношение активностей натрия и кальция находилось в пределах от 4 до 8.

Р I.^готовленной воде среди гипот тичесиих солей преобладает сульфат кальция - 8,6-15,0 м.экв/л, отсутствует сода. Однако при этом остается высоким содержание натриевых солей: NaC0 - 5,210,0 м.экв/л, N^S04 - 4,9-12,8 t экв/л.

Таким образом, внесение фосфогипса и сзрной кислоты существенно улучшало качество хлоридно-натриевых иелочных вод водохранилища Саоык. Вода становилась пригодной для орошения при оценк. по большинст-у-методик. Однако ..э всегда показатели качества воды соответствовали требуемым значениям для орошения. Эффективность мелиорации была бы более еЪгсокой в случае снижения минерализации исходной воды путем дальнейшей интенсификации водообмена водохранилища с рекой ¿унай.

Минерализованные хлоридно-натриевые щелочные воды следует использовать для орошения сельскохозяйственных культур только после предварителы ti подготовки при следующих предельных значениях отдельных показателей: исходной минерализации воды не более 0,6- ' 1,0 г/л, соотношениях натрия к кальцию до единицы и натрия к сумме кальция и магния до 0,7, содержании натрия в полиеной воде не более 200-250 мг/л, хлоридов 350-400, сульфатов 450-500 мг/л, энпчемиях dlдородного показателя pH - 6,5-8,0.

1 Таблица I

Химический состав и оценка пригодности для орошения поливной воды из водохранилища Сасык, 1988-1940 гт.

Ингредиент

нсо;-сг

50|-

2+

Са

Ч

рК

Сухой остаток, г/л

Ма+

"сГ2

Ма+

Са

Содержание, мг/д ( соотношение)

Требуемое

неподгото вленная вода

ш

100

юда + свода + фосфогипс +:значение (количество)

серная кислота :серная кислота :

3,0 - 15,0 - - Потребные дозы

122 - 225 49 - 201 97. - 177 : мелиорантов:

447 - ?50 479 - 695 479 - 645 фосфогипс —

104 - 642 264 - 675 758 - 1350 1,5-1,8 кг/м3

52 - 70 ■ 62 - 80 280 - 390 серная кислота ■

29 - 120 67 - 108 48 - 120 10-30 г/и3

264 - 564 310 - 564 310 - 564

6,2 - 9,2 5,8 - 7,2 6,5 - 6,9

1,3 - 2,2 . 1,4 - 2,1 2,2 - 3,3

3,3 - 6,4 3,5 - 5,0 0,8 - 1,0 Менее I,0

1,3 - 1,9 1,3 - 1,9 0,5 - 0^9 Менее 0,7

58 77 59 68 26 45 Менее 503

0

1

+

6. Влияние орошения минерализованной водой на

продуктивность - пшеницы озипй и кукурузы на силос

Приведены результаты исследований по орошению минерализованной водой пшеницы озимоГ*и кукурузы на силос. На опытном участке в колхозе им.Кутузова выращивали полукарликовую озимую магкую пшеницу районированного сорта С'брий. Норма высева семян 5 млн.штук на I га. В 1990 г. возделывали кукурузу на силос: простой модифицированный среднеспелый .гибрид ОгЧа ЗЮМ. Норма кчзева семян 70 тыс.пггук на I га. Оросительная норма для пшеницы составила 1700 м3/га (влагоза-рядковый "олив 600 м3/га, три вегетационных полива по 400 м3/га), для кукурузы - 1800 м3/га (влагозарядковый полив 500 м3/га, три вегетационных полива норками 400, 400 й 500 мэ/га).

В результате анализа урожайных данных установлено, что урожай зерна пшеницы озимой и кукурузы на силоо на вариантах орошения мелиорированной водой значительно йыше, чем при поливе неподготовленной водой (Табл. 2). .Дисперсионным анализом установили достоверность ог :лонений по данным урожайности на &-и отдельны* вариантах. Этот же анализ позволил определить равноценные варианты опыта: орошение минерализовш гай водой после насыщения ее фосфогипсом и вариант орошения после внесения фоо^огипса в поливную воду с одновременной нейтрализацией щелочности серной кислотой. Установили, что урожайность культур при мелиорации фосфогипсом поливной во,гч выше, чем пр1. поверхностном внесении.

Таблица 2

урожайность пшеницы озимой и кукурузы на силос

Вариант

Урожьйность, ц/га пшеница :кукуруза

♦ озимая ?на силос

Без орошения (контроль) 30 137

Орошение минерализованной водой (к нтроль) 43 406

Орошение пос.'? внесения фосфогипса на поверхность почвы, 5 т/га 48 408

Орошение после нейтрализации шелочносчи воды серной кислотой, 20-30 г/м 47 ¿18

Орошение после внесения фосфогипса в поливную воду дозой 1,5-1,8 кг/м 50 459

Огюше! 13 по че нейтрализации щелочности сёрюй кислотой и снесения фосфогипса

в поливную еоду дозой 1,5-1,8 кг/м_49_451

НСР05 . 3,3 17,0

Данные структурного анализа пшеницы озимой свидетельствуют о положительном влияниии подготовленной воды на рост, развитие растений и формирование урожая. Масса 1000 зерен на варианте орошени' с внесением фосфогипса в почву быда максимальной44,1 г, при орошении с внесением фосфогипса в поливную воду - 43,1-43,3, при орошении неподготовленной водой - 42,6, на неорошаемом контроле -40,1 г. Для вариантов с внесением фосфогипса как поверхностно, та1 и в поливную воду характерна более высокая кустистость растений п( сравнению с орошением неподготовленной водой, что в свою очередь способствовало образованию большего количества продуктивных стеблей: 617-625 штук на I против 536 штук при орошении неподготовленной водой.

Известно, что орошение, повыиая урожайность зер« пшеницы, часто сниж1',т гго. белковость (Петинов Н.С., 1959). В нашем опыте содержание белка в зе^не с неорошаемых делянок составляло 11,3$. На всех поливных вариантах опыта бежа в зерне пшеницы со^зриштся меньше, чем на неорошаемом контроле на 1,0-1,5$, за исключение..! ве риантов с внесением фосфогипса в поливную воду, где содержание бел ка было близким к контрольному: 10,5-11,2$. Максимальное количество азота общего - 2,6$ и нитратного- - 170 мг/кг содержится в зерне с неорошаемых, делянок. При орошении неподготовленной водой и во дой после внесения серной кислоты содержание общего азота было минимальным - 2$, на варианте внесения фосфогипса в почву - 2,132,15, а при мелиорации поливной воды фосфогип^ом - 2,1.-2,42$. В зеленой массе кукурузы на неорошаемом варианте содержание общего и белкового азота составило 1,56 и 1,24$ соответственно. На варианта орошения водой после внесения в нее фосфогипса содс ржание данных ингредиентов было выше и колебалось в пределах 1,65-1,68 и 1,411,47$. Содержание золы в зерне пшеницы озимой и кукурузе на силос под воздеЧствичм орошения и применения мелиорантов не претерпевало существенных изменений и находилось в пределах ее количества на неорошаемом контроле (Табл. 3).

Содержание основных элементов минерального питания в сельскохозяйственной продукции при поливах подготовленной водой.сшо в , пределах зоотехнических норм. Соотношение зольных элементов в зерне пшеницы озимой и кукурузе на силос (Са:Р; Са:М^; К:Ыа) находится в пределах, допустиь-ых для скармливания скоту.

Приведенные в главе данные исслед ваний свидетельствуют г том, что орошение водой после ее мелиоративного улучшения повышает

Таблица 3 Содержание зольных элементов в зерне пшеницы оз..мой и в зеленой массе кукурузы, (% от абсолютно' сухого вещества)

Вариант : Зола :Фосф.>р :Калий : Кальций ¡Магний :11атрйй : Хлор

Пшеница озимая (зьрно)

Iх 1,63. 0,33 0,50 0,30 0,45 0,03 0,02

2 1,31 0,35 0,54 0,27 0,50 0,02 0,03

3 1,58 0,36 0,5Г 0,30 0,50 0,03 .0,05

4 1,56 0,34 0,52 0,28 0,48 0,03 0,07

5 :,5з 0,36 0,54 0,30 0,50 .0,03. 0,05

6 1,56 0,36 0,54 0,30 0,50 • 0,04 0,05

Кукуруза (гилос)

I 4,9 0,2В 1,1 0,55 0,48 0,03 0,сй

2 5,0 0,27 1,2 0,54 0,48 0,03 о,5а

3 4,0 •0,24 1.2 0,50 0,48 0,03 0,61

4 ' 3,7 0,26 1,2 0,54 0,36 0,02 0,62

5 5,7 0,27 1,2 0,57 0,42 0,02 0,51

6 4,8 0,26 1,2 0,54 0,36 .0,03 0,55

Примечание. Варианты согласно табл. 2.

урожайность сельскохозяйственных'культур на 10-20% по сравнению с поливом неподготовленной водой. Качество продукции при этом по отдельным показателям улучшается.

7. Влияние орошения минерализованными ведами на свойства черюзема южного

Приведен анализ результатов исследований по выяснению влияния орошения минерализованной водой на свойства и плоде родие чергазема южного. Так,после трехлетнего орошения неподготрвленной минерализованной водой наименьшая влагоемкость почв увеличилась в слое 0-30см с 24 до 26$, в слое 0-50 см с 23 до 25$. На рариантэ с внесением в поливную «оду фосфогипса и сырной к/^лоты'НВ соответственно составила 25 и 24% (Табл. 4). Плотность скелета неорошармой почвы в 0100 см слое составляет 1,28 г/см3, после трехлетнего орошения не. ^готовленной водой этот показатель увеличился до 1,37 Г/см3. На варианте орошения мелиорированной водой (фосфогипс+серная кислота)

Таблица 4

Изменение водно-физических свойств чернозема пясного ри орошении минерализованно'» водой (1968-1990 гг.)

Горизонт почвы, см

Наименьшая влагоемкость", »

Плотность скелета почвы, г/см

контроль

: орошение без орошения:минерализо-:ванной водой

: Орошение -:мелкорирован-:ной водой :(фосфогипс + гсерная кис.ю-:та)

контроль

: орошение без орошения:минерализо-:ванной водой

: орошение -гмелиорирован-:ной водой :(фосфогипс + : серная кислота)

I

0- 30 °4,0 26,0 25,0 1,20 1,31 . 1,26

30- 40 22,0 21,0 . 22,5 1,25 1,33 1,30

40- 50 21,о 23,1 22,7 . 1,28 1,35 1,35

50- 70 22,0 2*. ,2 21,5 1,36 1,41 1,35

70-100 22,0 21,2 21,0 1,32 1,46 • 1,40

0- 50 23,0 ' 25,0 24,0 1,24 1,33 • 1,30

0-100 22,0 23,3 22',6 1,28 1,37 1,33

плотность скелета почвы несколько возросла до 1,33 г/см3, но была ниже, чем при поливе неподготовленной водой. Водопроницаемость почвы неорошаемого контроля за первый час составила 1,42 мм/мин. На вариантах орошения неподготовленной минерализованной водой и водой после ее мелиорации (фосфогипс + серная кислота) впитывающая способность почв за Т-й час равнялась 1,0 и 0,9/ мм/мин. Установившийся коэффициент фильтрации для исследуемых почв по вариантам составил: на контрольном неорошаемом участке - 0,63 мм/мин., при поливе неподготовленной водой - 0,7, при полива водой после мелиорации - 0,81 мм/мин. Увеличение водопроницаемости почвы при орошении мелиорированной водой объясняется поступлением с водой кальция и ее. оструктуриванием.

Количество нитратного и аммиачного азота в пахотном и подпахотном (0-40 см) горизонтэх почвы на орошаемых вариантах практически не отличалось ~т неорошаемого конт'толя и находилось в пределах 1-3 мг на 100 г почвы. При орошении подготовленной водой в ~очве увеличивалось количество подвижных фосфатов. Наиболее существенным это повышение было на варианте орошения с внесением фосфогипса на поверхность почвы, а также при поливе водой после мелиорации фосфо-гипсом и серной кислотой. На этих вариантах осенью 1990 г. после трехлетнего орошения содержание подвижных фосфатов Ь 0-40 см слое почвы увеличилось на 2,2-6,9 мг и сос^-шило ~3,2-26,8 мг на 100"'г почвы. Количестзо подвижного калия в орошаемых мелиорированной водой' почвах в пахотном и подпахотном горизонтах не изменилось и находилось в пределах от 11,1 до 22,5 мг на 100 г почвы'. Изменений в содержании гумуса как при орошении неподготовленной, так и мелиорированной водой не отмечали.

Содержание легкорастворимых солей в исходных образцах двухметрового слоя почвы находилось в пределах 0,17-0,2755. Среди анионного состава в водной вытяжке преобладали сульфаты среди квтион-ного - кальций. По общему содержанию солей и отдельных ионов почвы опытного участка классифицировались как незасолеНниэ. Химизм засоления почв в 0-100 см слое по анионному составу.сульфатный, по ка-тионному - магниево-кальциевый. Сумма токсичных солей в метровом слое почвы находилась в пределах 0,04-0,11%. По содержанию токсичных солей почва опытного участка негчсолена. Только в слое 60-8С см слабозасоленная. По содержанию токсичных ионов хим»зм засоления почв по анионному состйе" хлоридно-сульфатный, по катионному в 1 -10 см слое натриево-магниевый, глубже - магниевый (Базилевич Н.И., Пачлоеа Е.И., I9TC).

Лна- та солевого состава чернозема южного показывает, что при орошении как неподготовленной, так и мелиорированной водой идет промывка водорастворимых солей в двухметровом слое почвы (Рис.1,2, 3). Общее содержание водорастворимых солей в 0-100 см слое орошаемых почв находилось в пределах 0,08-0,16% (Табл. 5).

Таблица б

Влияние орошения минерализованной водой на ионный состав водной вытяжки чернозема южного

; Содержание в 0-100 см слое почвы. $_:_

Ингредиент : неподготовленная вола ¡мелиорированная вода

. неподготовленная вода -(йосфогипс+серная кислота)

_!до орошения{после орошения;до орошения:после орошения

Сумма солей 0,290 0,130 0,220 0,150

HCOg 0,р37 0,007 0,026 0,006

CG" 0,024 ' 0,026 0,025 0,024

S0|- 0,142 0,055 0,100 0,072

Са2+ . 0,054 0,014 0,050 0,033

0,020 0,004 0,010 0,003

Na+ 0,013 0,024 0,010 0,012

Использование для орошения минерализованных хлоридно-натриё-вых щелочных под оказывало влияние на химизм и степень засоления почвы. .Химизм засоления метрового слоя почвы осенью 1990 г. по анионному составу изменился из сульфатного на хлоридно-сульфатный, по катионному - из магниево-кальциевого на ноТ[лево- чальциевмй. Сумма токсичных солей в метровом слое почвы в 1990 г. варьировали на богарном варианте о-* 0,03 до 0,06$, на орошаемых - от 0,05 до 0,14$. По содержанию токсичных анионов химизм засоления 0-100 см .-лоя эч-вы на всех орошаемых вариантах оставался хлоридно-сульфатным, натри ево-магниевым или натриовым. По сумме токсичных солей на вариантах при орошении неподготовленной водой и после внесения фосфогипса на поверхность почвы в 0-40 см слое перешли из незасоленных в сла-бозасоленные. На остальных вариантах опыта они остелись незасолен-ными на г../иину до двух м-тров.

Результаты полевых исследований и лабораторных определений свидете"ьствуют о том, что после трехлетнего орошения мш-.ералиао-ванной водой Сасыкского водохранилища в 0-100 сы слое почвы отмечено увеличение содержания поглощенного натрия. При поливе непод-

o -tewrwivOrVOfi i

а о.

а <и и о и. о

о.

С!

1 j i i_ 1...... 1 .

Ulf 1 г-1- ш i Г

i

i, Г r~ i i_т Г

о а п,

Ä о о. с

о es

о о Cl

о я: з;

К D.

« <и О

о :л

« о

« Ci,

О >•-( о

о о

с (О 1

« га ю

с о

CJ п

ÍJ JS.

о я*

Cl, о и

о <ч м

о

1 а СО

(Л - f-H

it

\ о

л С) ы

ч ^

о ГЧ

а. I] о

г.

M ь о

о г; и

и С)

N zz >»

к: к

о ¡U о

ч ч й

о о

п о Q

с ¡>»

es ZI

о о n

X ir ."i

о с а

(Ч U tí

о о

С1 о. m

щ о а

tí 1 о

а. с

U а: •ч- Е

s о

ж <з »tf

с* о

о \ с

:з e-i

zz 1А

о «

ы K

о £5 X

а Я о

о V о

О u

1 с X

я

см л

к u

• * о

N а о

,Q л о

X с

О EX

п. U V

Е-< H s

M о s

с с \

к ti

\ cl о

ь: X р.

о

а >.

m д

о о

i:o 'гимн .(.hdühJoj .

о

Д

г?

Солевой -профиль чернозема южного при орошении минерали—занной . лдой, 1999 г

Весна

2 0 2 2 0

0 2 ЧаЮС почвы

Ш-Са. Ш— ПФ " —14 а. ^ — — —

Т-без ороиения/яо..троль/; 2-орошение минерализованной водой/контроль/; З-ороаение после внесения

фосФо гипса ка поверхность по->вы', Зг'т %-оропение после нейтрализации щелочности^воды серной

хислотой; 5-орошение после внесения фосфогипса в .поливную воду дезой 1,5-1,8 кг/м ; 6- орокение

после нейтрализации щелочности водн и внесения фосфогипса в псливнув воду

Рис. 2

со 1

с

"С-

8С 12С 1б( § 201

I 40

ё во

со

1-1201-с-.

160 200

Солевой профиль чернозёма южного при ороьении минерализованной есдоЯ, 1990 г.

Весна

Осень

О — Ма.

5|

Ш~С1

н-экв на ЮОг почвы '

0 2

]—50»

Ш-ИСОъ !

1-Сез оросения/контроль/; 5-ороиение минерализованной водоа/контроль/; 3-орошение п^слс внесения фосфогипса на поверхность почва, 5>т/га; 4-ирошег;ие после нейтрализации щелочности воды серной .юлотой; 5-орссение после внесения фосфогипса з поливную воду дезой 1,5-1,8 кг/к5; 6-орошеняе после нейтрализации иелочности вода и внесения, фосфогипса в поливную воду

Ул-. 3

готовленк~й водой количество натрия от суммы обменных оснований в 0-60 см слое осенью IcJ00 г. было равным 7,6$, на неорошаемом контроле - 5,1$. На вариантах с внесением фосфогипса повышение содорха-нил натрия в ГШК было менее существенным: при мелиорации поливной воды фосфогипсом - 5,7, при внесении в почву - 6,9-$ от суммы обменных оснований. Количество натрия в ППК орошаемых почв за годы исследований было в значительной мере подвержено сезонным колебаниям (Рис. 4). Содержание обменных кальция и магния существенно не изменялось.

Таким образом, использование на орошение мелиорированной воды (фосфогипс+серная кислота) существенно снижает процесс осолонцева- • ния почв и способствует сохранению плодородия черноземов южных. Орошение водой из Свсыкского водохранилища черноземных почв возможно при внесении требуемых норм мелиорантов, обеспечении скоростей движение воды в.каналах но менее 0,5-0,6 м/с и разборе мелиорированной воды нр полив в течение 24-36 часов с момента ее подготовки.

8. Опытно-призводсииштя птоверка технологии л _)ДГотоеки минерализованных хлоридно-нзтриевых щелочных вод для орошения

Изложены результаты опытно-производственной проверки технологии подготовки минерализованных вод к г^ливам. Проверка осуществлялась на землях колхоза им.Кутузова на плопади 52 га. Фактический экономический эффект при возделывании кукурузы на зерно составил 87 руб/га Расчет экономического эффекта от сшедр-зния технологии подготовки воды к поливам вели по формуле:

Э - ( Зт - • Aj, "( 3 )

где 3j и 3g - гчиведенные .затраты на единицу продукции, производимой с применением базовой и новсЯ технологии, руб.;

■А^ - годовой объем производстве продукции в натуральных единицах. •

Подготовленная поливная вода на ДЦОС подается для орошения земель на упощади 20 тыс.га. Возможный экономический эффект от внедрения разработанной технологии на этой площади 1,5-1,7 млн. ргуб.

Са

Содержание обменных оснований в почвенном поглощением комплексе чернозема южного , 1988 - 1990 гг.

. М^' На

1988, ооень

Н !Л 10 II

« Ц 16 18 10

—1— I ■ й

- V

\ и г

1 с 1в « 2 1 1 1 40

и- \ 1 Чл

У 1 ' . \

1 > / \ к

1989, веона

г- [—1— _1__

Я ■к , \

1989, ооень

г ГТ \

у;

1990, аеена

* ю

1990, осень

?

Ю

и )

о >

с а. /

■ у/ / (

\

на г

почвы

1 <5 Л

Ь5.

С

г

V

*

--без орошения/контроль/;---орошение мин 1алиэованной ас -

дой/контроль/;—»-- орлпение после внесения Аоофогипса на г. верх -

ность почвы, 5 т/га:----орошение поолв нейтрализации шелочнасти

води и внесения фоофогипса в поливнув воду дозой 1,5-1,8 кг/м"3

Рио. 4

ВЫВОДЫ

1. Минерализованная хлоридно-натриевал щелочная вода из водохранилища Сасык может использоваться для орошения сельскохозяйственных культур только после предварительной подготовки при следующих предельных значениях отдельных показателей: исходной минерализации поливной воды не более 0,8-1,0 г/л, соотношениях натрия к кальцию до' единицы и натрия к сумме кальция и магния до 0,7, содержании натрия в поливной воде не более 200-250 мг/л, хлоридов -350-400 мг/л, сульфатов -'450-500 мг/л, значениях водородного показателя рН - 6,5-8,0. Эффективным методом улучшения качественного состава поливной воды является мелиорация ее фосфогиисом и серной кислотой дозами 1,5-1,8 кг/м3 и 10-30 г/м3.

2. В результате подготовки поливной воды фосфогипсом и серной кислотой минерализация ее возрастает на 0,2-0,9 г/л, содержание кальция и сульфатов в в 2-5 раз. Значение водородного показателя

рН в оросительной воде снижается на 1,0-1,8 единицы, полностью нейтрализуется сода. Внесение в воду технической серной кислоты повышает растворимость фосфогипса.

3. Использование для орошенп пшеницы озимой и кукурузы на силос предварительно подготовленной воды (фосфсгипс+серная.кислота) способствует повышению урожайности на 10-20%, сохранению белковости зерна и улучшению азотного питания растений. При этом содержание основных эломе' тов минерального питания в зерне пшеницы озимой и в кукурузе не силос находится в пределах зоотехнических норм.

4. Орошение мелиорированной водой не ухудшило водно-физические свойства почвы. При трехлетнем орошении сод< ржан,-е в черноземе мк-ном гумуса и подвижных форм питательных веществ не претерпевало изменений. - '

б. При орошении черноземов южных мелиорированной шипели?--Банной водой содержание солей в почве к осени возрастало, однако за осенне-зимний период шла их промывка. Поел* трех лет орошения несколько увеличилось количес.ао токсичных солей. Орошение неподготовленной водой выбывает повышение содержания обменного натрия в почвенном поглощающем комплексе до 7,6-8,6% и слабое осолонцевание почвы, по. мелиориррва"ной водой существенно затормаживают этот процесс.

6. Для сохранения плодородия черноземов южных при орошении водой из водохранилища Сасык кроме химической мелиорации поч" и воды необходимо тщателыо соблюдать комплекс агромелиоративных

мероприятий: насыщение севооборотов люцерной и травами до 3П-35$, применгчие дифференцированных режимов орошения, щелевания, .глубокой вспашки, повышенны:, доз органических и физиологически кислых форл минеральных удобрений.

7. Расчет экономической эффективности от внедрения технологии подготовки ороситель!'тй воды и результаты производственной проверки показывают, что разработанная в УкрНИИГиЧэ технология РНТД 33 УССР 1010946-01-91 "Способы и технологические приемы подготовки минерализованных хлоридно-натриевых щелочных вод к поливам" экономически оправдана и должна быть внедрена в сельскохозяйственное производство. Годовой экономический эффект зависит от возделываемой культурч, применяемых агромелиоративных мероприятий, качества поливной воды и колеблется от 70 до 100 руб/га.

ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ

1. Подготовка воды Сасыкского водохранилища для орошения должна производиться согласно технологической инструкции РНТД 33 УССР 1018946-01-91 "Способы и технологические приемы подготовки минерализованных хлоридно-натриевых щелочных вод к поливам", в которой регламентированы способы подготовки воды, состав производства работ, дозы мелиорантов в зависимости от химического состава воды.

2. Для мелиорации поливной воды рекомендуется использовать фосфогипс дигидрат второго сорта, соответствующий ТУ 6-08-41.8-80 и серную кислоту 1-ого сорта по ГОСТ 2184-77.

3. Качество полиеной воды хлоридно-натриевого типа и пригодность ее для орошения необходимо оценивать по методу Буданова М.Ф. или в соответствии с установленными требованиями к качеству воды данного химического состава, разработанными отделом мелиорации почв и воды УкрПИПГиМа.

4. Для мелиорации В-;ы рекомендуется применение установки "Траповчанка" конструкции Татарбунарского управленп ОС и системы автоматизации процессов подготовки воды к поливам, разработанной Украинским НИИ гидротехники и мелиорации. "Траповчанка" обеспечи-' вает высокое качество суспензии фосфогипса, экономию средств и труда в процессе подготовки ¿оды, прста в обслуживании, отличается высокой производительностью и надежностью.

15. При орошении подготовленной водой необходим тщательны4 . штроль за показателями почвенного плодородия: питательный и солевой режимы, содержание гумуса, водно-физические свойства, состав

почвенной, поглотающего комплекса. При необходимости рекомендуется создание в хозяйствах агромелиоративного мониторинга почв. Необходимо также тщательное соблюдение комплекса агромелиоративных почвозащитных мероприятий.

По теме диссертации опубликованы следующие работы: '

1. Кузьминский В.В. Влияние подготовленной воды на почвенные процессы в черноземах южных мицелярно-карбонатных /Экологическое совершенствование мелиоративных систем: Тезисы докладов Всесоюзной научно-практической кон|)еренции молодых ученых.-И., 1989,-С. 88-89

2. FHTA 33 УССР I0I8946-0I-9I, Технологическая инструкция. Способы и технологические приемы подготовки минерализованных хло-ридно-натриьгых щелочных вод к поливам /Хруслова Т.Н., Натальчук A.M., Лозовицкий П.С., Билай В.А., Кузьминский В.В., Огородник М.И., Зевалий Н.И., Буэиян Г.Д., Султан А.И. - К., 1991. - 49 с.

3. КузьмХнський В.В. Внесения фосфог1псу в зрошувальну воду для покращення II 1рпгац1йних покгэник1в та збереження родючост1 грунт1в /ароблеми рац1онального використання, охорони та в1дтво-рення природно-ресурсного потенцТалу Укра1ксько1 PCP: Тези допов1-дей nepmol республ1кансько1 нвуково1 конференцИ, - Черн1вц1, 1991. -С. 107-108.

4..Хруслова Т.Н., Натальчук A.M., пузьминский В.В. Урожай -ность и качество зерна пшеницы озимой при орошении мелиорированной водой / Научные исследования по гидротехнике и мелиорации: - Сб. научн. тр. УкрНИИГиМ. Вып. 2. - К., 1991. - С. 3-12.

Ин-Т *УкрГИ1фОЕОЛХОЗ" ] ОМО г.

Заказ '/<' Тир m