Модели, методы и технические средства регулирования солевого и пищевого режимов почв при орошении

Николаенко, Александр Николаевич

Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему
Модели, методы и технические средства регулирования солевого и пищевого режимов почв при орошении
ВАК РФ 06.01.02, Мелиорация, рекультивация и охрана земель

Автореферат диссертации по теме "Модели, методы и технические средства регулирования солевого и пищевого режимов почв при орошении"

Направахрукописи

НИКОЛАЕНКО АЛЕКСАНДР НИКОЛАЕВИЧ

МОДЕЛИ, МЕТОДЫ И ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА РЕГУЛИРОВАНИЯ СОЛЕВОГО И ПИЩЕВОГО РЕЖИМОВ ПОЧВ ПРИ ОРОШЕНИИ

06.01.02 - Мелиорация, рекультивация и охрана земель

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

МОСКВА-2005

Работа выполнена в отделе мелиорации земель Государственного научного учреждения Всероссийский научно-исследовательский институт гидротехники и мелиорации им. А.Н. Костякова

Официальные оппоненты:

доктор технических наук Н.И. Парфенова;

доктор технических наук, профессор В.Е. Клыков;

доктор физико-математических наук, профессор Е.В. Веницианов

Ведущая организация - Государственное научное учреждение Агрофизический научно- исследовательский институт

Защита состоится 24 февраля 2005 г. в 10 часов на заседании диссертационного совета Д 006.038.01 во Всероссийском научно-исследовательском институте гидротехники и мелиорации им. А.Н. Костякова (ВНИИГиМ) по адресу: 127550, Москва, ул. Большая Академическая, 44.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ВНИИГиМ

Автореферат разослан 21 января 2005 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат технических наук

Е.Л. Ворожцова

Общая характеристика работы

Актуальность проблемы. Солевой и пищевой режимы являются важными мелиоративными режимами, определяющими почвенное плодородие, структуру почв, условия роста и развитие растений.

Интенсификация сельскохозяйственного производства на мелиорируемых землях приводит к снижению естественного почвенного плодородия вследствие выноса питательных и биологически активных элементов с урожаем сельскохозяйственных культур. Другая проблема связана с ростом минерализации воды в природных водоисточниках, необходимостью использования коллекторно-дренажных вод, что может приводить к засолению и осолонцеванию почв.

Вместе с тем, применение удобрительных и мелиорирующих веществ для регулирования солевого и пищевого режимов традиционным способом путем внесения в почву в виде твердых туков с запасом на весь вегетационный период приводит к их смыву поверхностными водами и осадками. При этом происходит как потеря веществ, так и ухудшение экологического состояния окружающей среды.

Регулирование солевого и пищевого режимов является важной задачей мелиорации и предполагает применение для этих целей технологий, основанных на современных достижениях науки и техники. В орошаемом земледелии удобрительные и мелиорирующие вещества целесообразно применять вместе с оросительной водой, используя энергию потока и растворяющие свойства воды. При этом их можно подавать дробно, в необходимых количествах и в требуемые сроки вегетации, что обеспечивает оптимальный пищевой и солевой режимы почв, предотвращает поверхностный смыв и преждевременное разложение веществ.

Для нормального роста и развития, а также формирования качественного урожая, помимо питательных веществ, растениям необходимы и биологически активные вещества - микроэлементы. Современная технология внесения микроэлементов при орошении может быть основана на применении метода анодного растворения металлов для дозирования микроэлементов в поток оросительной воды.

В свою очередь применение удобрительных и мелиорирующих веществ с оросительной водой для регулирования мелиоративных режимов почв требует развития оперативных и экономичных методов их контроля. Такие методы основаны на применении математических моделей и служат для количественного описания происходящих в почве процессов.

Объектами исследований являются: зона аэрации мелиорируемых почв; оросительная вода, как многокомпонентная среда транзита солевых и питательных ингредиентов, взаимодействующих с почвой; математические модели процессов миграции и трансформации ионно-солевого комплекса почв; методы и технические средства регулирования солевого и пищевого режимов почв.

Цели и задачи исследований. Целью исследований является разработка принципов, теоретических основ и технологий регулирования солевого и пищевого режимов орошаемых почв.

Для реализации указанной цели были поставлены и решены следующие задачи:

- Разработана концептуально-функциональная модель технологии контролируемого регулирования солевого и пищевого режимов орошаемых почв, отвечающая сформулированным принципам;

- Разработаны детерминированные математические модели и программы расчета солевого и пищевого режимов, устанавливаемых при взаимодействии почвы с оросительной водой;

- Предложен количественный показатель осолонцевания, учитывающий химический состав оросительной воды и физико-химические свойства почв;

- Разработано техническое средство централизованного применения удобрительных веществ с оросительной водой;

- Усовершенствованы технология и техническое средство применения микроэлементов на основе экспериментальных исследований электрохимической системы анодного растворения металлов в природных растворах, ее оптимизации и применения методов химической термодинамики для расчета показателей и параметров процессов.

Методология исследований. В основу теоретических и экспериментальных исследований положены труды В.И. Вернадского, К.К. Гедройца, Ф.У. Кларка, А.Н. Костякова, работы С.Ф. Аверьянова, И.П. Айдарова, С.Я. Бездниной, Н.Н. Веригина, А.И. Голованова, С.В.Нерпина, Б.П. Никольского, Я.А. Пачепского , Э.А. Соколенко Э.А., Л.М. Рекса, А.Ф. Чудновского и других ученых. Методологической основой работы является применение системного подхода для анализа факторов формирования солевого и пищевого режимов и их регулирования; методов химической термодинамики для идентификации химических форм элементов в почвах; методов математического моделирования для количественной интерпретации и контроля процессов взаимодействия в системе почва-вода-растение.

Научная новизна работы заключается в разработке принципов регулирования и создании на их базе научной и технологической основы управления и контроля солевого и пищевого режимов орошаемых почв.

Разработаны математические модели и программы расчета многокомпонентного солевого, питательного и микроэлементного составов поровых растворов, твердой и сорбированной фаз почвы с учетом поглощения химических ингредиентов корневой системой растений.

Предложен количественный показатель опасности осолонцевания почв при орошении минерализованной водой, учитывающий сорбционно-селективные свойства почв и химический состав оросительной воды.

Впервые получены данные об электрохимическом поведения металлов— микроэлементов в водных растворах различного химического состава. Предложен метод идентификации и изменения химических форм микроэлементов в почвенных системах основанный на применении диаграмм Пурбе.

Предложена технология контролируемого применения микроэлементов с оросительной водой и соответствующее устройство (Патент РФ №2071245,1997), а также устройство, изменяющее свойства оросительной воды (А.С. №1416448, 1988).

-Количественный показатель опасности осолонцевания почв при орошении минерализованными водами, учитывающий сорбционно-селективные характеристики почв и химический состав оросительной воды;

-Технологии и технические средства контролируемого применения мелиорантов, удобрений, микроэлементов с оросительной водой.

Практическая значимость результатов исследований состоит в разработке методов расчета состава поровых растворов и состояния почв на основе применения предлагаемых математических моделей и программ расчета.

Предложен численный показатель для оценки опасности осолонцевания почв, имеющий физико-химическое обоснование и практическое применение для расчета доз мелиорантов в минерализованной оросительной воде.

Разработаны технические средства централизованного применения удобрительных веществ с оросительной водой.

Разработана технология и техническое средство, позволяющие применять микроэлементы с оросительной водой в различных сочетаниях и концентрациях для улучшения качества и продуктивности сельскохозяйственных культур.

Реализация работы. Прикладные программы математических моделей процессов переноса солей и питательных веществ в почвах используются в практике научно-исследовательских и проектных водохозяйственных учреждений. Данные программы и методика определения параметров математической модели использованы для прогноза солевого режима почв Южных Алеппских земель САР при их переводе на регулярное орошение.

Разработанное устройство для внесения микроэлементов с оросительной водой прошло все стадии испытаний и рекомендовано Южно-Украинской МИС при Государственной Комиссии Совета Министров СССР по продовольствию и закупкам для постановки на производство.

В результате проведения производственной проверки применения микроэлементов методом анодного растворения для биосинтеза был получен положительный эффект, а технология рекомендована для применения в дрожжевом производстве.

Разработанные технологии применения удобрительных веществ и микроэлементов с оросительной водой внедрены в хозяйствах и организациях Алтайского края и юга Украины.

Личный вклад автора состоит в постановке научной проблемы регулирования солевого и пищевого режимов почв при орошении и ее реализации, включая: разработку принципов регулирования, концептуально-функциональную модель управления, а также математические модели почвенных процессов. На основе физико-химической формализации взаимодействия катионов в жидкой и сорбируемой фазах почвы предложен метод оценки процессов осолонцевания. Разработаны технические средства, реализующие технологии внесения мелиорантов, удобрений и микроэлементов с оросительной водой. Теоретические, экспериментальные исследования и опытно-производственные работы, представленные в диссертации, выполнены при непосредственном участии автора.

хозяйстве» (Ашхабад, 1980); Всесоюзное совещание «Физико-химические проблемы в сельском хозяйстве» (Ленинград, 1981); Межведомственное совещание «Технологии химизации» (Коломна, 1984); Всесоюзное совещание «Качество воды для орошения» (Алма-Ата, 1988); Международная конференция «Технологии очистки воды» (Нижний Новгород, 1995); 6-ая Международная конференция им. Гольдшмидта (Гейдельберг, 1996); Международная конференция «Экологические проблемы мелиорации» (Москва, 2002); Международная научно-практическая конференция «Ресурсосберегающие и энергоэффективные технологии и техника в орошаемом земледелии» (Коломна, 2003); Международная научно-практическая конференция «Ресурсосберегающие экологически безопасные технологии и техника орошения» (Колбмна, 2004) и др.

Публикации. Результаты исследований опубликованы в 31 печатной работе, в том числе в 3-х книгах, а также в монографии автора «Тяжелые металлы и микроэлементы в природных и техногенных процессах».

Объем и структура работы. Объем диссертации составляет 273 стр. и состоит из введения, четырех частей, 9 глав, результатов исследований по каждой части, выводов и рекомендаций, списка литературы. В диссертацию входит приложение, иллюстрирующее применение разработанной математической модели и экспериментальной методики для прогноза солевого и пищевого режимов почв Южных Алеппских земель САР при их переводе на регулярное орошении. Вторая часть приложения диссертации содержит оценку экономической эффективности предлагаемых технологий при их реализации.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Часть I. Принципы, теоретические основы регулирования солевого и пищевого режимов орошаемых почв

Солевой и пищевой режимы почв являются существенными факторами, определяющими рост и развитие растений, влияющими на почвенное плодородие. Существуют различные методы и технологии регулирования этих режимов в зависимости от почвенных, климатических, гидрогеологических и других условий для поддержания их параметров в оптимальных пределах. На основе анализа мелиоративной практики формулируются принципы регулирования солевого и пищевого режимов почв, используемые для выбора наиболее подходящего способа регулирования, обеспечивающего комфортные условия роста и развития растений и отвечающего современным требованиям по охране окружающей среды.

На орошаемых землях значительным фактором воздействия на растительные культуры и структуру почв является оросительная вода, которая создает благоприятный водный режим, а также способна со своим потоком нести комплекс веществ, улучшающих питательный режим почв и сохраняющих почвенную структуру. Однако, содержание таких ингредиентов в природной воде незначительно, поэтому в настоящее время развиваются технологии обогащения этими веществами потока оросительной воды. Такое направление развития технологии обусловлено экономической целесообразностью, состоящей в том, что энергия потока, создаваемая оросительной системой, используется также для транспортировки и распределению по орошаемому полю удобрительных и мелиорирующих веществ. Дозирование таких веществ в оросительную воду изменяет ее природный состав, а следовательно, изменяет условия и результаты взаимодействия оросительной воды с почвой.

В данной части работы рассматриваются теоретические основы регулирования солевого и пищевого режимов орошаемых почв в условиях, когда носителем мелиорирующих, удобрительных веществ является оросительная вода.

Рассмотрены основные характеристики оросительной воды, учитывающие как влияние на солевой режим почв, так и воздействие на почвенную структуру.

Глава I. Регулирование солевого и пищевого режимов почв при орошении

В результате анализа мелиоративной практики сформулированы основные принципы регулирования солевого и пищевого режимов почв:

1. Контролируемость и прогнозируемость процесса регулирования;

2. Учет экологического фактора при выборе способа регулирования;

3. Баланс веществ, подаваемых при регулировании, с их выносом почвен-но-растительной системой.

Контроль и прогнозируемость процесса регулирования позволяют поддерживать параметры процессов в оптимальных пределах и сделать регулирование управляемым в течение всего времени формирования солевого и пищевого режимов почв. При этом предполагается наличие функциональной связи между регулирующим воздействием и результатом. Эта связь описывается математической моделью.

Содержание 2-го и 3-го принципов соответствует требованиям охраны окружающей среды - защите растений, почв, поверхностных и грунтовых вод от загрязнения. Кроме того, реализация 3-го принципа дает основу для расчета доз удобрительных, мелиорирующих веществ и микроэлементов для сохранения почвенного плодородия.

Регулировать солевой и пищевой режимы почв можно различными способами: изменять состав и содержание твердой фазы почв - «сухие мелиорацию) и агрохимические приемы; изменять концентрацию веществ в оросительной воде; воздействовать на почву водными мелиорациями в сочетании с инженерными приемами (промывки, вертикальный или горизонтальный дренаж). Первый и третий подходы являются хорошо разработанными и часто применяемыми технологическими приемами в мелиорации засоленных почв. Второй подход основан на использовании оросительной воды как растворяющей и транспортирующей среды для мелиорирующих, удобрительных веществ и является экономически целесообразным приемом. При этом возможно независимое регулирование солевого, пищевого и водного режимов. На рис. 1.1 приведена концептуально -функциональная модель технологии контролируемого регулирования мелиоративных режимов орошаемых земель, соответствующая сформулированным принципам. Природная вода, поступающая в водозабор сети, характеризуется определенным набором показателей, отражающих ее состав и концентрации основных ингредиентов. При взаимодействии оросительной воды с почвой образуется поро-вый раствор и формируется солевой и пищевой режимы почв, которые определяют условия роста и развития растений. Солевой (макро катионный) режим, кроме того, через воздействия на почвенный поглощающий комплекс (ПИК) влияет на почвенную структуру. Условия произрастания растений могут контролироваться через состав порового раствора (ПР) или состояние растений. Состав ПР может быть определен химическим анализом или рассчитан на основе использования моделей, описывающих взаимодействия воды и почвы. Состояние растений на

данный момент вегетации, избыток или недостаток химических элементов и соединений в них, определяется листовой диагностикой. На основании анализа имеющейся информации может быть принято решение об изменении солевого,

питательного или микроэлементного состава оросительной воды с целью улучшения почвенных условий для растений путем применения соответствующих технологий. Способы получения информации о составе ПР или состоянии растений альтернативны и могут быть использованы как по отдельности, так и вместе. Од-

нако расчет солевого и пищевого режима почв на основе применения адекватных математических моделей отличается от аналитических определений быстродействием и возможностью применения методов оптимизации вместо метода проб и ошибок. Это создает предпосылки для развития технологий автоматизированного управления солевым и пищевым режимами орошаемых почв.

Глава 2. Солеперенос в почвах и его количественная интерпретация

Количественные оценки солевого и пищевого режимов почв могут быть основаны на различных подходах и методах (балансовый, статистический, математическое моделирование). Выполненный анализ показывает, что наиболее перспективным из-них является метод математического моделирования, основанный на описании процессов соле-влагопереноса системой дифференциальных и алгебраических уравнений, отражающих физико-химические процессы, происходящие в почвах. Работы С.Ф. Аверьянова и Н.Н. Веригина показали перспективность такого подхода в мелиорации засоленных почв. Дальнейшей разработке теории со-лепереноса в почвах посвящены работы И.П. Айдарова, В.С.Борисова,

A.ИХолованова, Е.Н.Зеличенко, А.А. Кавокина, В.Е. Клыкова, В.А. Ковды, Б.Ф.Никитенкова, С.М. Пакшиной, Я.А. Пачепского, Л.М. Рекса, Э.А. Соколенко,

B.М. Шестакова, Д.Ф. Шульгина и других ученых.

Не менее перспективным в описании энерго- и массопереноса представляется метод, основанный на применении термодинамики необратимых процессов и сформулированный для описания системы почва-раствор-растения С В. Нерпи-ным и А.Ф. Чудновским. Однако в настоящее время этот подход недостаточно разработан в силу своей сложности, связанной с нелинейными системами уравнений и трудностью определения коэффициентов взаимного влияния потоков.

Для описания процессов формирования солевого и пищевого режимов почв автором предложены математические модели (А.Н.Николаенко, 19 87,2002) многокомпонентного конвективно-диффузионного переноса ионно-солевого комплекса с учетом кинетики межфазных почвенных процессов, которые в случае полного влагонасыщения можно представить в виде:

(2.1)

где i - тип иона солевого комплекса почв; С - концентрация иона, W - объемная влажность почвы; D - коэффициент конвективной диффузии ионов, V - скорость фильтрации, равная произведению активной пористости на скорость движения раствора в поровом пространстве; х и t - пространственная и временная координаты, Qnl - функции источников - стоков, соответствующие растворению - кристаллизации солей твердой фазы почв, различных видов удобрений, минерализации органического вещества почв, Qsij— функции источников - стоков ионов, связанные с ионообменным взаимодействием между поровым раствором и почвенным поглощающим комплексом, QKi - функции поглощения и выделения химических ингредиентов корневой системой растений. Функции источников - стоков QT, QS, QK при конкретизации модели должны быть записаны в явном виде, что будет показано далее. Кроме того, система уравнений (2.1) должна быть дополнена уравнениями связи концентраций ионов в различных фазах почвы, а также начальными и граничными условиями.

Соотношение равновесного распределения солей и ионов по фазам почв зависит от их типа. Однако среднестатистическое распределение, проведенное для

гипотетической засоленной почвы, дает следующее соотношение: почвенный раствор 5-10%, твердая фаза 50-70%, почвенный поглощающий комплекс 25-40%. Из этого соотношения следует, что именно твердая фаза и почвенный поглощающий комплекс являются основными «поставщиками» ионов и солей в поровый раствор посредством обменных межфазных процессов - растворением-кристаллизацией и ионообменной сорбцией; эти процессы должны учитываться функциями источников-стоков отц и овц в уравнении (2.1).

Для математической формализации этих функций необходимо выяснить, с какой скоростью протекают соответствующие им процессы и в зависимости от этого применять уравнения равновесия или кинетические уравнения.

Процессы растворения-кристаллизации, происходящие с конечной скоростью, контролируются диффузионным механизмом и для почв могут быть описаны уравнением вида:

(2.2)

где N - содержание соли твердой фазы почвы, мг-экв/100г.; t - время, сут.; No -содержание соли в начальный момент времени, мг-экв/ЮОг.; С - содержание этой соли в поровом растворе, мг-экв/л; Сн - растворимость, мгокв/л; § - коэффициент пересчета содержания соли в твердой фазе почвы в концентрацию соли в растворе, б- коэффициент скорости растворения, 1/суГ; а - число, определяемое дисперсностью соли твердой фазы и ее удельной кристаллической поверхностью.

При количественном описании взаимодействия ионов в почвенном растворе и почвенном поглощающем комплексе многие исследователи (Vanselow, 1932; Гапон, 1934; Bolt, 1955; Babcock, 1963) допускают, что в каждый момент времени ионы в растворе и адсорбированные ионы находятся в равновесии. При этом состояние равновесия ансамбля катионов может быть описано системой парных

изотерм ионообменной сорбции (АН. Николаенко,1987).

1 j_

NT г я»*

—i,J = l,.....п (2.3)

N'j< а'/

где N - содержание катионов в ППК, мг-экв/100г; а - активность катиона в ПР; z -заряд катиона; Kij - константа ионообменного равновесия катионной пары. Из всех возможных уравнений типа (2.3), как было показано нами ранее, (n-1) уравнений будут независимыми, а остальные - их комбинации. Для замыкания системы (2.1)—(2.3) предполагается воспользоваться тем, что емкость ППК является постоянной величиной, то есть

¿N, = Const (2.4)

Процессы катионного обмена в почвах происходят в естественных условиях с конечной скоростью. На это было обращено внимание Н.И. Горбунова(1967), который отметил, что большие скорости катионного обмена характерны лишь для почвенных суспензий при соотношении вода: почва порядка 10 : 1.

Уравнение сорбции, предполагая внешнедиффузионную кинетику обмена, можно записать в виде:

где С^ - концентрации равновесия ионного обмена, определяемые из уравнений (2.3,2.4); р1 - кинетический коэффициент.

Системы уравнений (2.3, 2.4, 2.5) могут описывать кинетику ионообменной сорбции в почвах при их численном решении.

Кроме источников-стоков, связанных с межфазными процессами, необходимо учитывать поглощение элементов питания, например, азота NOз-, NO2-) корневой системой растений, которое может быть учтено путем введения функции стока, описываемой уравнением Михаэлиса-Ментен.

Таким образом, количественная интерпретация солевого и пищевого режима почв может базироваться на использовании основного уравнения конвективно-диффузионного переноса химических компонентов в почвах с добавлением основных функций источников-стоков ионов и солей и соответствующих краевых условий. При этом влияние оросительной воды на формирование солевого и пищевого режима почв учитывается заданием верхнего граничного условия в виде С1=С10 при х=0, где С10- концентрация иона в оросительной воде. Общий вид уравнения в форме (2.1) делает его открытым для учета дополнительных процессов почв, например биотических, путем добавления соответствующей функции источника-стока - Qn.

Часть II. Ионно-солевой состав оросительной воды и технологии его изменения

Развитие орошения и увеличение сброса коллекторно-дренажных вод в природные водоисточники приводит к повышению их минерализации. При этом меняется не только общая минерализация, но и соотношение ионного состава воды. При такой тенденции необходимо учитывать возможность осолонцевания почв при орошении. На основании математической формализации процессов ионного обмена, происходящих между катионами натрия, кальция, магния поро-вого раствора и ППК предложен способ оценки осолонцевания почв при орошении минерализованными водами, учитывающий как химический состав оросительной воды, так и физико-химические свойства почв.

Развитие солонцового процесса тесным образом связано с формированием солевого режима почв. Исследованию этих вопросов посвящены работы Айдарова И.П., Антипова-Каратаева И.Н., Базилевич Н.И., Бездниной С.Я., Веригина Н.Н., Голованова А.И., Грамматикати О.Г., Кадера Г.М., Кавокина А.А., Клыкова В.Е., Ковды В.А., Минашиной Н.Г., Можайко А.М., Парфеновой Н.И., Пачепского Я.А., Соколенко Э.А., Рабочева И.С., Рекса Л.М., Решеткиной Н.М. и других ученых.

Для количественного описания процессов формирования солевого режима почв разработана и апробирована математическая модель многокомпонентного солепереноса в почвах и программа расчета для ЭВМ.

Приведены основные технологии изменения ионно-солевого состава оросительной воды, а их дополнение моделями солепереноса позволяет целенаправленно управлять солевым режимом почв.

Глава 3. Оценка опасности осолонцевания орошаемых почв

Опасность осолонцевания почв при орошении минерализованными водами можно оценивать различными способами, например по натриевому адсорбционному отношению - SAR, показателю, который определяется как

где С - концентрация катионов в воде, мг-экв/л.

Чем больше величина этого показателя, тем вероятнее развитие солонцового процесса при орошении почв водой соответствующего катионного состава.

Однако SAR не учитывает индивидуальных сорбционных свойств почв. Необходима дополнительная экспериментальная корреляция SAR с проявлением солонцовых свойств различных почв, причем получаемая при этом зависимость будет справедлива в пределах конкретных условий. Кроме того, SAR не учитывает негативного влияния катиона Mg оросительных вод на почвы.

Неблагоприятное соотношение катионов можно изменять, увеличивая концентрацию Са в оросительной воде за счет растворения соответствующей соли. Рассмотрим количественную сторону этого явления. Распределение обменных катионов между сорбированной и жидкой фазами почв может быть описано изотермами ионообменной сорбции.

~ ^Na-OppNajfepCaP ]

K/NJ -KMg-cifpMg/Cpc)*;

(3.1)

(3.2)

Если концентрация ионов Са и Mg в воде равна СМ> Сса> См> то при регулярном орошении установится равновесный состав ППК, который будет определяться концентрациями катионов в оросительной воде и в предельном случае можно положить СрКа= СМа, CpMg"CMg и, подставив эти значения в уравнения (3.1), (3.2), выразим значения равновесной концентрации Са, определенной относительно ионов N. - Срса(№) из уравнения (3.1) и Mg - Cpca(Mg) из уравнения (3.2), тогда получим:

(3.3)

(3.4)

где К- исходное содержание соответствующих катионов в ППК. Каждая из этих формул определяет концентрацию Са в воде, необходимую для сохранения исходного равновесия катионов в ППК. Если из двух значений, определяемых по формулам (3.3) и (3.4) выбрать максимальное, то это значение будет характеризовать концентрацию Са в оросительной воде, ниже которой будет происходить увеличение содержания катионов N. или Mg, либо того и другого одновременно за счет вытеснения иона Са из ППК. Допустимый предел уменьшения содержания Са в оросительной воде будет определяться соотношением катионов ППК, при котором проявляются солонцовые свойства почв. Назовем такое состояние почвы критическим. Согласно экспериментальным данным, такое состояние для боль-

шинства почв проявляется, когда поглощенный № составляет 10% от емкости ППК, а концентрация Mg и Са в растворе равны. Пренебрегая содержанием К, найдем содержание Са и Mg в ППК, соответствующее критическому состоянию. Из условия постоянства емкости обменных катионов Q следует:

.тКР

(3.5)

где содержание катионов ППК, соответствующее критическому состоянию почвы, при котором проявляются ее солонцовые свойства. Подставляя в формулу

(3.5) = ОД и используя соотношение (3.2), в котором вместо равновес-

ных концентраций Mg и Са положим СМ8"Сса, получим

Тогда равновесные концентрации Са, соответствующие критическому состоянию почвы Сса(^а)> СсАЩ , согласно формулам (3.3) и (3.4), будут равны:

Пкр ( Ыл\ - К На-СаС Nд

СсА ''выи-<£(*)-с.

(3.6)

(3.7)

Таким образом, равновесные концентрации Са, соответствующие исходному и критическому состоянию почв, включают в себя как физико-химические характеристики почвы, так и концентрационные характеристики катионного состава воды и могут быть приняты за стандартные состояния, относительно которых можно производить оценку оросительной воды. Из двух этих равновесных состояний выберем то, которое соответствует наибольшему значению равновесной концентрации Са. Это позволит применять данный подход для почв, заведомо обладающих солонцовыми свойствами. Разница значений максимальной равновесной концентрации Са, определяемой формулами (3.3), (3.6) и (3.4), (3.7), и концентрации Са в оросительной воде дает недостаток Са в оросительной воде, определяемый относительно ионов № - АСса(№) и - АСс/Мй)

А Сс№) = Мах[СрСа{Щ> СЦ-Сс

(3.8)

(3.9)

Максимальное из полученных значений может служить характеристикой солонцовых свойств оросительной воды. Обозначим этот показатель БК (дефицит Са оросительной воды):

ж=мох{дсСв0И лсСо(М£)}. (ЗЛО)

Физико-химический смысл этого показателя состоит в том, что он равен концентрации иона Са или его соли в мг-экв/л, которую необходимо добавить к оросительной воде, чтобы при орошении почвы с заданными физико-химическими характеристиками (^а, КМа_са, КМ8_Са) не происходило увеличения содержания № и Mg в ППК, т.е. не сдвигалось равновесие в сторону проявления солонцовых свойств почв.

Рассмотрим, каким соотношениям характеристик воды и почвы соответствуют различные значения показателя. Для определенности рассмотрим почвы без солонцовых признаков. При БК<0 оросительная вода содержит ион Са в достаточном количестве и при орошении такой водой не происходит ухудшение водно-физических свойств почв. При этом для концентрации Са в оросительной воде выполняется соотношение

(3.11)

При БК>0 происходит сдвиг равновесия в сторону увеличения содержания ионов № и М^ в ППК, предельное значение которого определяется критическим состоянием, при котором проявляются солонцовые свойства почвы. Концентрация Са в оросительной воде при этом удовлетворяет соотношению

«4с>4сЛ(4 <3.12)

При дальнейшем увеличении показателя БК будет развиваться солонцовый процесс. Этой области значения показателя соответствует изменение концентрации иона Са в оросительной воде в пределах

В работе приводится расчет показателя осолонцевания для серозема и чернозема при их орошении минерализованной водой различного химического состава.

Практика применения минерализованных вод для орошения, мелиорация засоленных почв требует развития методов прогноза солевого режима. Одним из возможных подходов в солевом прогнозе является метод математического моделирования. В соответствии с этим методом процесс солепереноса описывается системой дифференциальных и алгебраических уравнений, учитывающих основные закономерности миграции и трансформации ионов и солей в почве.

Для прогноза солевого режима была разработана математическая модель многокомпонентного солепереноса, учитывающая кинетику межфазных процессов ионного обмена, растворения и кристаллизации солей (А.Н. Николаенко, 1983,1987). Основу модели составляют уравнения конвективно-диффузионного переноса с источниками и стоками, обусловленных межфазными физико-химическими процессами и записанными в виде (2.1-2.5) для ионной системы Са+, Mg2+, №+, СГ, НСОз-, 8042-. При этом влияние состава оросительной воды на формирование солевого режима почв учитывается в верхнем граничном условии в

виде С^Сс, , где Са - концентрации ионов в оросительной воде.

Для нижней границы Ь записывается условие

Решение системы уравнений (2.1-2.5) при выбранных начальных и граничных условиях производилось методом конечных разностей с использованием программы для ЭВМ, разработанной в соавторстве с А.А.Кавокиным. Оценка коэффициентов и параметров модели основана на экспериментальных и расчетных методах и приведена в приложении к диссертации.

Для проверки модели использованы экспериментальные данные В.П. Бая-киной и Е.И. Хлебниковой (ВНИИГиМ) по длительной промывке солонцовой почвы, содержащей внесенный гипс. Данные химических анализов исходных образцов почвы и экспериментальная зависимость скорости фильтрации растворов в почвенных колонках от времени были использованы как исходная информация для расчета переноса и межфазного перераспределения ионов и солей в процессе промывки. Средняя скорость фильтрации за промывку составила 2,7 10-3 м/сут. В табл. 3.1 приведено сопоставление опытных и расчетных данных.

Таблица 3.1.Опытные и расчетные данные по концентрации ионов кальция, магния, натрия в вытекающем фильтрате

Концентрации Время фильтрации, сут

ионов, мг. экв/л 10 20 30 40 50 60 70 80 90

Кальций опыт 25 23 23 23 23 23 23 23 18

расчет 25 23 23 23 23 23 23 23 21

Магний опыт 38 30 28 28 28 25 25 25 25

расчет 41 26 23 23 23 22 21 21 20

Натрий опыт 220 185 170 125 95 79 60 43 36

расчет 260 175 140 113 84 75 60 45 40

Для хлорид- и сульфат-ионов наблюдалось практическое соответствие опыта с расчетом. В табл. 3.2 приведены опытные и расчетные данные для катионов в ППК.

Таблица 3.2.Опытные и расчетные данные по содержанию катионов в ППК, соответствующие времени окончания промывки (100 сут.)

Показатель Содержание катионов в ППК, мг-экв/100г

Са" Мя" № К' 2

Исходное 6,2 8,2 8,8 0,4 23,6

Слой 0-10 см

опыт 10,5 6,5 1,7 1,0 19,7

расчет 12,2 8,3 2,7 23,2

Слой 10-20 см

опыт 10,5 6,5 3,3 0,9 21,2

расчет 14,0 5,5 3,7 23,2

В целом модель и программа расчета является достаточно хорошим инструментарием в решении важных практических задач, связанных с применением минерализованных вод для орошения, прогнозированием солонцовых процессов, расчетом солевых профилей орошаемых почв. Практическое применение модели для прогноза солевого и калийного режима Южных Алеппских земель САР при их переводе на регулярное орошении приведено в приложении 1. Данная часть работы выполнена под руководством д.т.н., профессора Л.М.Рекса.

Глава 4. Методы и технологии опреснения, обессоливания и химической мелиорации воды Существующие методы опреснения и обессоливания минерализованных вод можно подразделить на две основные группы: с изменением и без изменения агрегатного состояния воды. К первой группе методов относят дистилляцию, нагрев воды до сверх критической температуры (350 °С), замораживание, газогидратный метод; ко второй - ионообмен, электродиализ, обратный осмос, ультрафильтрацию, экстракцию и др. Наиболее распространены в практике дистилляция, ионо-обмен, электродиализ, обратный осмос.

Выбор метода обуславливается качеством исходной и требованиями к качеству обработанной воды, производительностью и технико-экономическими соображениями. Стоимость обессоливания воды ионообменом сильно возрастает с увеличением содержания соли в воде; одновременно снижается глубина обессо-ливания. Поэтому обессоливание ионообменом предпочтительно для вод со степенью минерализации менее 0,8... 1,0 г/л. Выбор метода обессоливания для воды со степенью минерализации более 1,0 г/л должен производиться экономическим сравнением ионитного и дистилляционного или других методов с учетом местных условий. Априорно можно сказать, что при содержании солей в воде до 2...3 г/л следует рекомендовать ионообменный метод, более 10 г/л - дистилляцию, замораживание или обратный осмос; 2,5... 10 г/л - электродиализ или обратный осмос.

Анализ стоимости установок в зависимости от их производительности показывает, что обратный осмос по сравнению с дистилляцией наиболее экономичен на установках производительностью до 100 тыс. м3/сут, а по сравнению с электродиализом - на установках производительностью до 10 тыс. м3/сут. Относительно стоимости воды, полученной этими способами, можно сказать, что она оценивается порядка 0,4$ за 1м3. Воду, опресненную такими способами, целесообразно применять для орошения высокоурожайных культур или культур закрытого грунта.

Химическая мелиорация оросительной воды.

Получение стабильных и качественных урожаев орошаемых сельскохозяйственных культур зависит от эффективного использования ирригационной воды, от проведения мероприятий по улучшению мелиоративного состояния земель и ликвидации их засоленности и осолонцованности. Решение задач во многом связывается с научно-обоснованным выбором техники полива и режимов орошения, применением совершенной агротехники и возделыванием пожнивных культур в качестве сидератов, систематическим внесением навоза и химических мелиорантов.

Своевременное обогащение поливного потока химическими мелиорантами представляет большой практический интерес. Это связано с возможностями внесения мелиорирующих веществ и управлением качеством поливной воды для предотвращения развития процессов осолонцевания почв.

Продуктивность орошаемых земель в значительной степени зависит от агрофизических и физико-химических свойств почвы, особенно верхних ее пахотных и подпахотных горизонтов. И если в целом орошение способствует улучшению мелиоративных процессов, то в ряде случаев имеет место ряд специфических особенностей, обуславливающих негативные его последствия.

Неблагоприятный катионный состав поливной воды вызывает поглощение натрия и формирование солонцеватости верхних слоев уже в первые 2-3 года эксплуатации не только тяжелых, но и легких почв и различных черноземов. При этом увеличивается плотность почв, уменьшаются порозность и степень их аэрации, снижается водопроницаемость. Одновременно ухудшается оструктурен-ность, развиваются процессы коркообразования и до 20-30% снижается плодородие. Для ликвидации неблагоприятных свойств солонцеватых почв и улучшения их почвенно-поглощающего комплекса прежде всего необходимо уменьшение содержания обменного натрия путем замены его кальцием. Для этого широко применяют агротехнические, биологические и химические методы мелиорации. Каждый из этих способов в отдельности имеет свои преимущества и недостатки, что предопределяет степень их распространения. Тем не менее, их эффективность возрастает при комбинированном использовании в условиях орошения.

Для химической мелиорации солонцов и солонцеватых почв применяют гипс, фосфогипс, хлористый кальций, железный купорос, разбавленные растворы серной кислоты и др. Наибольшее применение находит гипс и фосфогипс.

Технические средства. Конструктивно-технологическое исполнение устройств или установок для внесения химических мелиорантов с поливной водой определяется видом туков. Для хорошо растворимых соединений или их жидких форм можно использовать гидроподкормщики, применяемые для фертигации. При работе с мелиорантами ограниченной растворимости рекомендуются специальные гидромелиоративные установки-дозаторы, осуществляющие непрерывную подготовку маточных рабочих составов в виде суспензий и последующее дозирование в поток оросительной воды через гидроциклоны. Гидроциклоны обеспечивают дополнительное истирание - измельчение и сепарирование не растворившихся полностью частиц туков. Конструкция гидромелиоративной установки позволяет вносить и хорошо растворимые соединения. При реализации технологии мелиорации минерализованной оросительной водой возникают трудности, связанные с расчетом доз мелиорантов. Предложен метод расчета дозы мелиоранта для оросительной воды повышенной минерализации в зависимости от ее ионного состава и физико-химических свойств орошаемых почв.

Часть Ш. Удобрительное орошение Определение потребности сельскохозяйственных культур в удобрениях начинается с решения двух непростых задач: необходимо определить, какое количество питательных веществ готова отдать растениям та или иная почва, и оценить, в каком количестве и с какой скоростью растения могут поглотить эти элементы питания. Последовательные операции диагностики минерального питания растений: диагноз - прогноз - принятие решения о необходимости коррекции при помощи удобрений - обычно проводят следующим образом. Содержание питательных элементов в почве и растениях сопоставляют с некоторым заранее известным идеалом - теми значениями концентрации питательных элементов, при которых растения уже не отзываются на внесение удобрений увеличением урожая. Эти значения, которые можно назвать оптимальными уровнями обеспеченности, определяют в полевых и вегетационных опытах с дозами удобрений, и результаты таких опытов позволяют установить для конкретных почвенно-климатических условий градации обеспеченности содержания питательного элемента в почве или растении и соответствующей дозы удобрения, доводящей содержание этого пита-

тельного элемента до оптимального уровня. Совершенно очевидно, что всякий раз, когда меняются условия выращивания культур, такие градации обеспеченности необходимо устанавливать заново, проводя большое число трудоемких исследований. Альтернативным подходом является применение метода математического моделирования для определения режима питательных элементов, их поглощения растениями. Диагноз сводится при этом к заблаговременному определению значений небольшого числа переменных этой модели, характеризующих почву, растения и внешние условия, а сам прогноз облегчается, благодаря использованию ЭВМ. Эти идеи получили широкое распространение лишь в последнее время, благодаря успехам математического моделирования сложных биологических систем и процессов (П.Х. Най, П.Б. Тинкер, 1980; X. Тооминг, 1984; М.А. Строганов, 1986; Д. Франс, Д. Торнли, 1987). Имитационные математические модели позволяют количественно описывать сложные реальные системы, например систему почва—почвенный раствор-корневая система растения, при помощи совокупности уравнений, предсказывающих поведение этой системы при изменении внешних условий. Такие модели пригодны для интерпретации результатов экспериментального изучения систем, прогноза их поведения и управления ими. Разумеется, при создании модели из многочисленных свойств системы отбираются наиболее существенные, ведущие признаки и, таким образом, систему упрощают. Модели должны описывать передвижение и поглощение питательных элементов в соответствие с известными физико-химическими механизмами.

Для описания поглощения элементов питания корневой системой растения может быть использовано уравнение Михаэлиса-Ментен (С.А. Барбер, 1988), основным параметром которого является потенциально возможный поток поступления элемента питания в корневую систему.

Кроме описанных выше вопросов, одно из центральных мест занимает выбор технологии применения удобрений. Так, например, длительное применение неоправданно высоких доз минеральных и органических веществ уже привело в некоторых регионах к избыточному накоплению в почве мобильных форм азота и фосфора, смыв и вымывание которых из почвы угрожают загрязнением окружающей среды. Все это заметно повышает интерес специалистов агропромышленного комплекса к технологиям применения удобрительных веществ с оросительной водой.

Глава 5. Пищевой режим почв

Питательные элементы в почве.

Большая часть азота в почве находится в органической форме. Атмосфера над поверхностью почвы содержит 79% азота, однако его могут использовать только бобовые растения, на корнях которых в клубеньках обитают симбиотические азотфиксирующие микроорганизмы, например ЯЫх/оЫит. Азот минеральной фракции включает аммоний, фиксированный в глинистых минералах, обменный аммоний, адсорбированный на катионообменных участках почвенного поглощающего комплекса или находящийся в почвенном растворе, и нитраты почвенного раствора. В среднем в органическом веществе почвы содержится 5% азота, а в пахотном слое культивируемых почв - от 0,02 до 0,4% азота.

В органическом веществе азот присутствует чаще всего в виде аминогрупп. Наиболее распространены азотосодержащие органические соединения - аминокислоты и гексозамины, около половины азота остается не идентифицированным.

Большая часть минерального азота почвы представлена нитратами. Данные показывают распределение этой величины: в 61% обследованных образцов почв содержание нитратного азота в поровом растворе составило от 50 до 150 мг/л. Ионы аммония и калия сходны по размерам и с одинаковой силой удерживаются в обменном состоянии. Обычно обменного аммония почти в 10 раз больше, чем свободного, поэтому концентрация последнего в почвенном растворе невелика.

Фосфор очень важен в земледелии, поскольку многие почвы в естественном состоянии содержат доступные формы этого элемента в количестве, недостаточном для получения высоких урожаев. Общее содержание фосфора в земной коре составляет около 0,12%. Содержание фосфора в почве варьируется в пределах от 0,02 до 0,5%. Общее количество фосфора в верхнем слое почвы, в среднем около 1000 кг Р/га (С.А.Барбер, 1988), не слишком велико в сопоставлении с его ежегодным выносом сельскохозяйственными растениями, составляющим от 10 до 40 кг/га, тем более, что значительная часть присутствующего в минеральной форме фосфора малодоступна растениям.

При определении концентрации фосфора в вытесненном почвенном растворе было получено среднее значение 0,05 мг/л. Анализ 149 сообщений показал, что в 44% случаев содержание фосфора равно встречается в щелочных, нейтральных и кислых почвах. Поскольку значение рН почвы обычно изменяется от 4,0 до 8,5, фосфор присутствует в почвенном растворе в зависимости от рН в форме Н2РО4-или НРО42- - ионов. Что касается подвижности и, следовательно, диффузионного механизма переноса специфически адсорбированных фосфатов, то можно сказать, что она пренебрежительно мала, поскольку фосфаты связываются с поверхностью почвы ковалентными связями.

Специфическое связывание ионов Н2РО4- происходит когда фосфат-ионы образуют прочные связи с алюминием, железом (III) и другими катионами в гидроокисях и алюмосиликатах, глинистых решетках благодаря замещению прикрепленных к ним поверхностных лигандов, например: А1 - ОН + Н2РО4- -> А1 -Н2РО4 + ОН-. При заданном рН зависимость между адсорбцией и концентрацией раствора следует изотерме адсорбции Ленгмюра.

Калий - один из основных компонентов земной коры, содержание калия в почве составляет 1,2%. В органических почвах калия мало (в среднем менее 0,03%).Калий почвы представлен: 1) калием почвенного раствора, 2) обменным калием, 3) труднообмениваемым калием, 4) калием почвенных минералов. Равновесие между калием раствора и обменным калием достигается быстро, обычно за минуты. Равновесие между труднообмениваемым калием и обменным калием или калием почвенного раствора устанавливается значительно медленнее и требует несколько дней или даже месяцев. Калий почвенного раствора обычно является основным источником этого элемента для растений. Концентрация калия в почвенном растворе зависит от степени выветривания почвы, предшествующей культуры и внесения калийных удобрений и может варьироваться в значительных пределах 1... 100 мг/л.

Предполагается, что калий в почвенном растворе существует в виде К+, поскольку образует незначительное количество ионных пар или растворимых органических координационных комплексов. Количество обменного калия в почвах находится в пределах от 40 до 500 мг/кг. Обычно считают, что 150 мг/кг достаточно для обеспечения нормального роста растений. Количество обменного калия определяют после извлечения ацетатом аммония (1моль /л, рН 7).

данные по содержанию элементов питания в почвенных растворах приведены в табл.5.1.

Таблица 5.1. Встречаемые концентрации форм питательных элементов в ПР

Форма элемента Концентрация, мг/л

6-1050/ (50-150),61%

2-36

н2ро;-, нро/-- 0,01-0,2/ (0-0,0б),44%

к 1-100/

(2-5),41%

Математическое моделирование пищевого режима почв.

При орошении элементы питания растений азот, фосфор, калий перемещаются вместе с основными солями и почвенной влагой. При этом перенос элементов питания по профилю почвы и формирование порового раствора в общем случае будет описываться ранее приведенным уравнением конвективной диффузии (2.1) При этом математическое описание переноса калия ничем не отличается от описания компонента ионно-солевого комплекса в целом, приведенном в главе 1. Калий можно выделить как самостоятельный ион солевого ансамбля или рассматривать его совместно с натрием (№+ + К+). Правомерность такого подхода можно обосновать тем, что ионы натрия и калия имеют схожие химические и физико-химические свойства.

При описании поведения фосфат-ионов уравнение (2.1) претерпит некоторые изменения, обусловленные наблюдаемыми фактами. Так по данным таблицы 5.1. концентрация фосфатов в ПР значительно отличается от концентрации соединений азота и калия. И это различие можно объяснить только специфическими физико-химическими свойствами, которые состоят в образовании трудно растворимых соединений с почвой и их специфической адсорбцией полуторными окислами алюминия и железа. Таким образом обменное взаимодействие дзщ в уравнении (2.1) нужно заменить изотермой сорбции типа Легмюра

С, 1 с,

(5.1),

где д - количество молей фосфора, адсорбированного на единицу массы твердой фазы; С; - концентрация фосфора в ПР; а - параметр сродства, характеризующий энергию связи; В - максимальная адсорбция. Уравнение (5.1) представляет уравнение прямой в координатах Сг/с[, С;. При этом величина 1/В характеризует наклон прямой. Как это часто бывает, не все наблюдаемые данные укладываются в единую линейную зависимость и в этом случае сорбция фосфат-ионов может быть представлена двумя линейными участками со своими характеристиками. Так для четырех суглинистых почв сорбция вносимых фосфатов описывается уравне-

нием (5.1) при изменении В от 136 до 275 и величина а от 4,1 до 6,0 для меньших и больших количеств внесенного фосфора соответственно.

Другим подходом в описании адсорбции фосфатов почвами является использование уравнений Френдлиха

где q - количество адсорбированного вещества; Ci - концентрация фосфата в растворе; end- эмпирические параметры. Уравнение (5.2) описывает результаты некоторых экспериментов так же хорошо и даже лучше, чем уравнение Ленгмю-ра, особенно при адсорбции следовых количеств растворенного вещества.

И наконец, поглощение элементов питания вообще и фосфат-ионов в частности (функция QKi) МОЖНО описывать уравнением Михаэлиса-Ментен, которое имеет вид:

V с

у _ _ max _ i

К„+С,

(5.3)

где V - скорость поступления в корневую систему; Уш>х - максимальная скорость; Кт - концентрация, при которой скорость равна — Vтах ; Сг - концентрация элемента питания в ПР.

Учитывая, что фосфат-ионы не принимают участие в ионообменной сорбции, а подвержены специфической хемсорбции на поверхности оксидов , то их поглощение не зависит от присутствия других ионов. Поэтому, описание переноса фосфат-ионов в почве можно рассматривать, с достаточной точностью, независимо от массопереноса основных компонентов ионно-солевого комплекса почв. Это обстоятельство значительно упрощает математическое описание переноса фосфатов в различных фазах почв.

Наиболее сложная ситуация связана с математическим моделированием миграции и трансформации азотных соединений. Учитывая важность азотных удобрительных веществ для сельскохозяйственных мелиорации и сложность происходящих процессов, остановимся подробно на этом случае.

Один из возможных подходов математического описания состоит в том, что, зная соотношение равновесных концентраций этих форм азота в зависимости от конкретных почвенных условий, можно рассматривать их как составляющие элементы основного ионного ансамбля, миграция которого по профилю почв может быть описана системой уравнений переноса.

Процессы накопления и потери азота в почве тесно связаны с окислительно-восстановительными реакциями. Главными показателями, характеризующими интенсивность и направленность окислительно-восстановительных процессов, являются окислительно-восстановительный потенциал ЕЙ и рН.

Предположим, что ионно-солевой комплекс почв содержит следующие катионы и анионы: Са2+, Мя2+, №+, С1--, $042--, КЫ4+, К03--, К02-\ Тогда система уравнений массопереноса в общем виде можно записать как:

+ + , (5.4)

где приняты следующие обозначения:

Qij, Qi, Qk - функции источников-стоков ионов, связанных с растворением-кристаллизацией, ионным обменом и поглощением ионов корневой системой растений, соответственно; v-скорость движения раствора.

Остальные обозначения имеют прежний смысл. Введем также ая - коэффициент распределения ионов NO3--+NO2-- в долях от общей концентрации азота NO3--+NO2--+ NH4+, в зависимости от величины (ре + рН) ПР: рН -сумарный показатель электронной и протонной активности.

Источники-стоки межфазных взаимодействий приведены в табл. 5.3. Концентрация солей ионов кальция, натрия, хлора и сульфат-ионов в текущий момент времени определяется путем связки их в гипотетические соли, а источники-стоки поступления растворенных удобрений - Q17, Q37, Q87, Q84, Q85.

Поступление азота из органического вещества почвы (гумус) зависит от температуры, влажности и т.д. Но в первом приближении можно считать, что количество органического вещества в почве в среднем за год остается постоянным ( расход равен количеству вновь образовавшегося на каждой глубине почвенного слоя), т.е. устанавливается периодический стационарный режим. Предполагается, что скорость разложения гумуса пропорциональна средней (декадной, суточной) температуре почвы и первое слагаемое Q6 можно представить в виде:

е'б = пг/?6/({)0о(х),

Таблица 5.3.Источники-стоки межфазных взаимодействий ионов, входящие в уравнение 5.4

Ион Обозначение Источники-стоки Уравнение

концентрации тип, реакция, обозначение кинетики

ПР, мг-экв/л формула источника

1 2 3 4 5

Са" С1 растворение-

кристаллизация

СаБО^НгО -ТУобиССи-Сни)

Са(МОз)2 <2п ЛУо8п(Сп-Сн17)

Ионный обмен

Са2+оППК 0. ^оР,(С1-Си)

(СюИ.)

Продолжение табл. 5. 3

1 2 3 4 5

С2 эастворение-кристаллизация Мё804-пН20 Лонный обмен (Сгоад 025 02 ^0525(С25-СН25) -\Уор2(С2-Си)

Ыа+ Сз растворение- кристаллизация №2804-пН20 №01 №(N03) Ионный обмен Ыа*оППК (С3оЫз) Оз5 0з ^05З5(СЗ5-СЮ5) ^0534(С34-Сш4) ^05З7(СЗ7-СН37) ^оРз(Сз-Си)

сг с4 растворение-кристаллизация N301 N11,01 Оз4 0м ^05з4(Сз4-Снз4) -ШО584(С84-СН84)

БО/" С5 растворение- кристаллизация Са804-2Н20 М8804-пН20 Na2S04•mH20 №)2804 015 025 Оз5 085 ^815(С15-Сн15) ^625(С25-СШ5) ^5З5(СЗ5-СЮ5) -№685(С85-СН85)

^ N0} + N0] С:=ан С6 с6 С8=(1-ак)С6 растворение- кристаллизация Са^ОзЬ NaN0з N11401 от,)2зо4 С0(ЫН2)2 Ш^Оз 017 037 0м 085 Об8 087 -№п(Сп-СШ1) -W5з7(Cз7-Cю7) ^584(С84-СН84) ^685(С85-СН85) -М5б8(Сб8-Снб8) ^5в7(С87-Сн87)

Поступление цз орг.в-ва почвы: 0-гумус 1 - орг.удобр. Поглощение растениями 0б01 Об7 щ^т со(х) + ^Рб1/©01(х) ^рб7(0анСб

Ионный обмен Ш/оППК (1-ак)С6^8 0а ^р8((1-ак)С6-Ср8)

где О0(х) - функция распределения органического вещества по профилю почвы, например х - глубина;

в6 - коэффициент максимальной скорости разложения органического вещества;

/(0 = 1

. 1п \

-вин —я+-г ;

\3 365 У

где X (время, сутки) - функция, учитывающая среднетем-

пературную зависимость скорости разложения гумуса, т.е.

1 • I 2 2ж

I — БШ — 7Г +-/

3 365

Сй{х)

имеет вид:

Аналогично, для вносимых органических удобрений (навоз, компост), разложение их зависит от целого ряда факторов, например, способа внесения. Если их не вносят ежегодно, то можно записать $(I) в виде :

Ж) = Щ М®,

где

Рб1 ~ Рб~Г~:

1 +

у - коэффициент затухания; в1(х) - также функция

распределения органических удобрений по профилю почвы. Если положить у = О, то это будет соответствовать ежегодному внесению (аналогично гумусу), а если у = Уо > 0, то это соответствует однократному внесению и график в этом случае имеет вид:

Таким образом, для источника, связанного с поступлением азота из гумуса и органических удобрений, окончательно имеем :

При внесении жидких азотных удобрений, например, с оросительной водой, их концентрации учитываются в граничных условиях:

С1 = С01 при х = 0, У>0(1= 1,2,3,4,5,6). Поглощение азота растениями происходит в основном в форме N0^, N0^ и также зависит от величины транспирации влаги, а следовательно и от температуры. Для этого стока можно записать: = -Р067№а»С6,

где Щ) - периодическая функция (можно взять ту же самую, что и для р60).

С учетом приведенных в таблице 5.3 обозначений система уравнений (5.4) развернется в виде:

дх

дС2.

дх

дх 3 ~

Эг

дС1 5 х

дх ¿(УС,)

дх

+ &,+&<+в, ,

и • а/ дх( * ас ) & 502..^с,) а ас +о +о +о •—^—~~дх ИГ--¿!с~

т2 + тъ

ш.

А ■

-1---/п —)—-±-++23 7 + +2б7 + а дг2б0 р

з» ас

(х>7-

а*

<?(»гс8) з ас8 <?(гс8)

а &

ах

-+е84+285+е87+о-аЛГ)е6о1+е8.

(5.5)

(5.6)

(5.7)

(5.8)

(5.9)

(5.10)

(5.11)

Для уравнений (5.10, 5.11) справедливо равенство :

С6 = акС7 + (1-ак)С8 в области (1 > 0,0 < х < Ь). Ионный обмен описывается системой обыкновенных дифференциальных уравнений:

^ Л А(С'~Сй)

(5.12)

|=10d/W, если [^]=мг*экв/100г, [С1]=мг*экв/л, где : 1 = 1, 2, 3, 8; ё - плотность скелета почвы, г/см3.

Для определения Ср[ используют уравнение изотерм ионообменного равновесия :

= К.

. V

(5.13)

где К - коэффициенты ионообменного равновесия, а также уравнение, отражающее постоянство емкости обмена во времени :

"I d

112 т т jvs = ц{х;

или его дифференциальный аналог

т.ел Р|(С,-СР1) + р2(С2-СР2) + Рз(Сз-Срз) + р8(С8-СР8) = 0. (5.13)*

Отсюда, используя (5.13) и (5.13)*, находим для СР:

а) В случае Р = 0, тогда СР1 = 0, СР2 = 0, Сп=Щ^ , СР8 = К34Ы4ЬЛ1;

б) В случае Р*0, тогда Си = ^(Ь-Мур, СР2 = К212К2(Ь-И8)/Р, Срз^зБ, СР8=К38Н85;

где Ь = р,С, + р2 С2 + р3 С3 +р8 С,; Р = р,Ы, +р2 К12Ы2;

R=p3N3 +p8K38N8; S=-

2Kl

Начальные условия для уравнений будут:

НЙ^Щх); i = 1,2,3,8.

Дополнительные источники-стоки, появляющиеся за счет растворения-кристаллизации солей твердой фазы почв определяются из дифференциальных упавнеггий:

dN,j , ,п п s dN.,

' ~ Я;) ипи У = (1А 1.7; 2,5; 3,4; 3,5; 3,7; 8,4; 8,5;

8,7; 6,8).

Причем, для растворения азотных удобрений, в первом приближении можно положить:

Qij = -W5,j(C6 - Сщ ), где i, j = 1,7; 3,7; 8,4; 8,5; 8,7; 6,8;

Ces - общая концентрация азота (NH^ + NO3" + NO2") в поровом растворе;

Ст- усредненная величина растворимости внесенных удобрений.

Для остальных солей расчет С проводится путем связки ионов в гипотетические соли (А.Н. Николаенко, 1983). Для кинетических коэффициентов растворения можно положить:

'6qNf;euntNt>0 V. если^=0,(2,у<0)

Система уравнений, составляющая модель, должна быть дополнена начальными и граничными условиями. В начальный момент времени задаются концентрации ионов в ПР, содержание ионов в ППК, содержание солей твердой фазы

С! |н> = Со,; NK U = N0K; N,j |и>=N0lJ.

На верхней границе (х=0; записывается граничное условие для концентрации С,|х=о = CG,, при V > 0 : dC,

-VC.

= 0, при V < 0 (испарение).

*=о

На нижней границе (X = Ь) запишем условие постоянства концентраций, не зависящее от знака скорости :

В уравнения, составляющие модель, входят влажность и скорость как функции координат и времени. Для их определения можно использовать следующие уравнения влагопереноса в почве:

BW dt

(5.14)

где : " = "(х, ^ - влажность почвы объемная,(м /м); Б - отбор влаги корневой системой, (м3/м3сутки); Б - коэффициент диффузии влаги, (м2/сутки).

Тогда

,8Р

Р(х, t) - потенциал почвенной влаги;

дР 8W

- скорость движения влаги.

Коэффициент гидравлической проводимости K(W) можно апроксимировать формулой С.Ф.Аверьянова:

K(W) = KJW, - W(x, t))/(W0 - Wjr, п З,5, где Кф- коэффициент фильтрации, Wo - влажность максимальной гигроскопичности; Wmax - влажность при полном насыщении почвы водой (фактически пористость).

Зависимость между Р и W может быть выбрана в различных формах: р = Ia+bw, p = ctg (a+bw) + Си т.д. Основную сложность для описания движения воды при использовании уравнения (5.14) представляет выбор граничных условий на поверхности почвы при х = 0.

При t = 0, можно задать W(x,0) = f(x) Формально для х = 0 можно положить

К-

дР

дх

или

К■

дР 8W

dW дх

= Яфк

*=о

= Чфш

х=0

"(0,1) = ф(1); - заданная функция;

<3физ - скорость испарения с поверхности почвы, определяемая как разность между суммарным испарением и транспирацией растениями. Такая совокупность начальных и граничных условий называется маршевой задачей Коши.

.дР „дРдЖ =

9полива.

При поливе

-к—=-к-

дх dW дх

где Чполив» - средняя скорость инфильтрации за время впитывания оросительной воды - ТП. Причем должно выполняться соотношение:

777

^водоподачи ■

¡9* = 9.

,ТП

Особенности верхних граничных условий для влагопереноса заключаются в том, что неправильно заданные величины ч, Кф и т.д. могут привести к искажению-реальной картины процесса влагопереноса в почве. Величина Б - определяется по данным о транспирации растений в зависимости от текущей влажности почвы и времени.. Таким образом, система уравнений конвективно-диффузионного переноса совместно с уравнениями влагопереноса составляют модель, предполагаю-

щую численное решение для определения концентраций ионов солевого комплекса в твердой, жидкой и сорбированной фазе почвы. Формы азота являются составной частью этого комплекса.

Данная математическая модель с некоторыми изменениями реализована в программе «8-Тгаш» . Изменения сводились к упрощению задачи влагопереноса и добавлению функции стока - рЮ. Эта функция позволяет учитывать поглощение элементов питания корневой системой растений с заданным начальным пространственным распределением и изменяющимся во времени. Основу этой функции составляет модернизированное уравнение Михаэлиса-Ментен.

Программа «8-Тгаш 4» позволяет производить расчеты пищевого-солевого режима почв в зависимости от состава почв, режимов орошения, химического состава оросительной воды и вида сельскохозяйственных культур. В работе приведены примеры расчета азотно- калийно-солевого режимов почв реальных массивов орошения и методика их прогноза на основе экспериментальных данных.

Глава 6. Технология и технические средства применения минеральных удобрений с водой при орошении

Удобрительное орошение как самостоятельный технологический прием включает в себя комплекс агрономических и организационно-хозяйственных мероприятий по рациональному использованию элементов питания с целью увеличения урожая, улучшения его качества, повышение производительности труда.

Применение удобрений с оросительной водой имеет ряд преимуществ по сравнению с традиционными технологиями и позволяет повысить урожайность сельскохозяйственных культур при минимальных материальных затратах, более эффективно и рационально использовать минеральные удобрения, предотвратить смыв минеральных удобрений и их попадание в природные водоисточники. Одной из важных операций данной технологии является приготовление концентрированных растворов минеральных удобрений и их смесей. Имеющиеся в литературе данные о растворимости минеральных удобрений разрознены, а иногда и противоречивы, а данные о растворимости смесей практически отсутствуют. Поэтому представляется целесообразным изучение совместной растворимости основных видов минеральных удобрений при различном соотношении питательных элементов, а также влияние отдельных компонентов на растворимость системы в целом.

В качестве азотосодержащего компонента сложных смесей используется мочевина, являющаяся хорошо растворимым в воде высококонцентрированным минеральным удобрением. Растворы ее обладают сравнительно низкой коррозионной активностью по отношению к металлоконструкциям оросительных систем и дождевальной техники. Использование аммиачной селитры для приготовления сложных растворов нежелательно из-за возможного выпадения в осадок малорастворимого нитрата калия при совместном присутствии ионов калия и нитратов в азотно-калийных и азотно-фосфорных смесях. В качестве фосфорсодержащего удобрения использован аммофос, а также ЖКУ 11-37-00 которые составляют около 80% всех производимых в России удобрений. Источником калия служит хлористый калий, относящийся к хорошо растворимой форме калийных туков. При расчете навесок для приготовления сложных смесей за основу принимается растворимость наименее растворимого составляющего компонента.

При получении сложных удобрительных растворов следует учитывать, что растворимость отдельных компонентов зависит от вида смесей и может значительно изменяться. Так, в присутствии хлористого калия, растворимость аммофоса падает. Данные по приготовлению сложных концентрированных смесей минеральных удобрений приведены в таблице 6.1 и получены в лаборатории физической химии ВНИИМиТП.

Таблица бЛ.Растворимость аммофоса в удобрительных смесях

Навеска удобрений, г Объем раствора, мл Объем осадка, мл Концентрация Р2О5 в растворе, % Количество растворенного ам-мофоса,%

Р31,5 +Н20„ 107 3,5 11,45 87,7

Р31,5 + ^0,5 + И2О100 125 7 7,73 69,5

Р=1.5 + ^0,5 + К25 + И2О100 125 27,5 1,41 13,0

Р31,5 + ^0,5 + К25 + И,ОЮО * 140 6 7,77 8 2

* Данные в последней строке таблицы получены дробным растворением смеси, когда калий-содержащее удобрение вводилось после 5-минутного растворения азото- и фосфоросодержащих компонентов.

Анализ различия экспериментальных данных показал, что растворимость удобрительных компонентов в сложных смесях зависит не только от их состава, но определяется химическим составом исходной природной воды - растворителя, на основе которого готовится удобрительный раствор.

Приведенные в табл. 6.1 результаты показывают, что определенная, правильная последовательность добавления компонентов позволяет повысить растворимость аммофоса в несколько раз. При приготовлении сложных удобрительных смесей, содержащих аммофос и хлористый калий, необходимо последовательное введение компонентов в смесительную емкость. Для получения более концентрированного маточного раствора и уменьшения количества нерастворен-ного шлама нужно засыпать расчетное количество аммофоса в емкость и подать воду для заполнения половины объема, затем добавить остальные компоненты и заполнить бак.

Мочевина незначительно влияет на растворимость аммофоса, поэтому при приготовлении двойных азотно-фосфорных удобрительных растворов раздельная подача туков в смесительную емкость необязательна.

Технические средства применения удобрений с оросительной водой.

Внесение удобрений с поливной водой осуществляют с помощью специальных устройств - гидроподкормщиков. Их конструктивное исполнение зависит от типа дождевальных машин, размеров поливных участков, ассортимента имеющихся удобрений, планируемой эффективности. Устройства для удобрительного орошения могут быть мобильными и стационарными, размещаться около насосных станций, дождевальных или поливных машин, непосредственно на них или работать в движении с дождевальными агрегатами, а также в начале распределительных трубопроводов или оросительных каналов. Во всех случаях для успешного применения удобрительного орошения необходима четкая организация склад-

ского хозяйства и наличие средств механизации для приготовления маточных растворов.

Гидроподкромщик состоит из дозирующего устройства для ввода удобрений в поливной поток, растворно-накопительной емкости с оборудованием для активизации растворения туков и запорно-регулирующей арматуры. Конструктивное исполнение емкости и соответствующая оснастка позволяют осуществлять механизированное приготовление маточных растворов с минимальными затратами труда за счет использования самосвального транспорта для загрузки туков в емкость и энергии воды в оросительной системе для их растворения. Вода в емкость поступает через рассекатели (струйные насадки) и, создавая интенсивные восходящие вихревые потоки, обеспечивает активное растворение туков. Емкость объемом Юм3 заполняется за 6-10 мин; этого времени достаточно для растворения загруженных туков.

При наличии жидких комплексных удобрений (ЖКУ) технология упрощается. Их просто доставляют и сливают в емкость. Наличие готовых ЖКУ является определяющим фактором для работы мобильных гидроподкормщиков. При отсутствии промышленных форм ЖКУ их можно готовить на специально построенном растворно-накопительном узле.

Растворы удобрений вводят в поливной поток через всасывающую линию насосной станции, либо подают насосами-дозаторами в напорные трубопроводы оросительных систем и непосредственно в дождевальные машины. Насосы-дозаторы могут работать от механического, электро- и гидропривода. Раствор в оросительную сеть можно вводить также с помощью эжекторных устройств.

В закрытых оросительных системах для ввода маточных растворов в оросительную сеть или непосредственно в дождевальную машину наиболее приемлем насос-дозатор с гидроприводом, в системах с использованием электрифицированных дождевальных машин - насос-дозатор с электроприводом. Эжекторные устройства используют при вводе удобрений во всасывающую линию насосных станций.

Значительное упрощение технологического процесса и внутрихозяйственной организации работ достигается при централизованном внесении удобрений с поливной водой. Наряду со снижением капитальных, эксплуатационных затрат, точек приготовления и дозирования растворов, технологическая схема предполагает применение усредненных доз внесения удобрительных веществ для полей севооборота и достаточно эффективна при относительно выровненных по плодородию землях и специфичной структуре севооборота.

Установка централизованного применения минеральных удобрений на севооборотном участке разработана творческим коллективом с участием автора и предназначена для приготовления раствора минеральных удобрений из сухих туков, смешивания их в необходимых соотношениях, кратковременного хранения и дозирования в напорный трубопровод закрытой оросительной сети при одновременной работе группы дождевальных машин типа «Фрегат», «Кубань-ЛК», «Волжанка» и «Днепр». Устройство показано на рис 6.1 и включает: растворную емкость 1, накопительные емкости 2, центробежный насос 3, насос-дозатор 4, трубопроводную 5-8 и запорную 9-13 арматуру, пульт управления.

Его работа осуществляется следующим образом: в растворную емкость 1, используя эстакаду 16, из самосвального транспорта загружают сухие туки в количестве, не превышающем предельную их растворимость. Из напорного трубо-

прею;» 15 через вентиль 11, 13 подается вода до требуемого объема (уровня) расгзг.са. Затем открывается вентиль 9 и включается перемешивающий насос 3, пж згоч раствор через поплавковый фильтр поступает в насос 3 и подается в 14, обеспечивающий активное перемешивание раствора в екхости 1. Цикл перемешивания продолжается 5-20 минут при закрытом вентиле 13- Лги растворении фосфорных и сложных туков время перемешивания макси-ъияжх. Закончив цикл растворения, насос 3 останавливается на 10 минут для отстаивания раствора, осаждения шлама, вентиль 9 закрывается, а 12 открывается, Ссгетлепный раствор перекачивается в накопитель 2. Операция загрузка - переповторяется до наполнения накопителя 2. удобрительных растворов осуществляется плунжерным насосом-Д0327СС0Ч типа НД-2,5 , при этом раствор через фильтр 10 по рукаву 5 поступает под избыточном напором подается по рукавам 7,8 в напорный трубо-прда>д 15 оросительной сети. Концентрированный удобрительный раствор раз-поливной воде до концентрации не более 0,04% и подается на группу доз^езгльных машин, распределяющих его по площади полива. Изменение рас-насоса 4 осуществляется бес ступенчато, вручную, доз внесения удобрений под планируемый урожай проводится обыч-нообщепринятым в агрохимслужбе балансовым методам по результатам поч-листовой диагностики и коэффициентам использования культурами элг.«£ЯТов питания. Распределение расчетной дозы внесения удобрений по срокам централизованном дозировании имеет некоторые особенности, необходимостью проведения работ в сроки, приуроченные к критиче-скй« периодам питания растений. В общем виде система удобрения основывается дозы калийных удобрений с осени под вспашку в форме сухих влагозарядке с поливной водой.

удобрения вносятся в виде основной дозы до посева и в критическим периодам в соответствии с динамикой потребления элементов питания. Для большинства культур зерно-кормовых критическими периодами питания являются сроки возобновления пшеница, люцерна - активное нарастание биомассы, начало пшеницы, 6-8 лист у кукурузы, период цветения - начало плодооб-

рггз'ланкч.

Р^чет расхода удобрительного раствора выполняется по уравнению:

_ 3,6-д-п-Р-к 3

Ч ~ -м /ч , где 0- расход воды ДМ, л/с; п-число ДМ, Б-доза

т • С

удсоренлй, кг/га д.в.; т - поливная норма, м3/га; С - концентрация раствора, использования сменного времени. сравнительная оценка технологий внесения жидких удобри-составов с поливной водой путем дозирования в напорный трубопровод на группу сельскохозяйственных культур на примере РНУ-15 и индивидуального (таблица 6.2.).

табличных данных показывает, что при дозировании удобрений в трубопровод внутрихозяйственной оросительной сети общее количество -иц, «бслуживающих технологическое оборудование, при внесении сокраща-раза, а лиц, контактируемых с агрохимикатами, в 2 раза в сравнении с технологией при индивидуальном дозировании в каждую дожде-ва^ную машину «Фрегат».

Рис.6.1. Устройство централизованного применения удобрений с оросительной водой (РНУ-15)

Таблица 6.2. Оценка разных технологий приготовления и внесения жидких

удобрительных составов с поливной водой при дожде ании Гидроподкорм- Дозирование в

Показатели щик ДМ «Фре- напорный трубо-

гат» (база срав.) провод (РНУ-15)

Количество ДМ «Фрегат», шт. 14 14

Количество позиции, полей 20 20

Орошаемая площадь, га 1440 1440

Количество точек (площадок) при разгрузке,

транспортировке агрохимикатов 20 1

Расстояние при транспортировке, длина экологи-

ческих загрязнений (по 7,5 км к месту) 150 10

Количество лиц соприкасающихся с агрохимика-

тами (погрузка, транспортировка... ) 4 2

То же на внесении 6 2

Потребность в емкостях, шт. 20 4

Число емкостей, в которых необходимо очищать

шлам. 20 1

Количество точек с возможностью случайного от-

равления животных, птиц и др. 20 1

При этом значительно сокращаются капитальные затраты для технологии централизованного применения удобрений по сравнению с технологией индивидуального дозирования, что и определяет высокую экономическую эффективность предлагаемой технологии, подтвержденную расчетами.

Часть IV. Микроэлементы. Новая технология применения с оросительной водой

Для мелиорации, почвоведения и растениеводства значительный интерес представляют химические элементы, которые принимают участие в важных биохимических процессах и реакциях в растительных и живых организмах, но используются ими в незначительных количествах. К ним относятся такие элементы как цинк, медь, кобальт, молибден, марганец, бор и ряд других, биологическая роль которых в настоящее время еще надежно не идентифицирована.

Микроэлементы с одной стороны являются катализаторами биосинтетических процессов в растительных и живых организмах, а с другой - могут быть потенциальными загрязнителями экосферы. Положительное или отрицательное воздействие микроэлемента на экосистему определяется величиной его содержания в почве, поровом растворе или водном объекте. Изучение химического поведения микроэлементов и их воздействие на отдельные составляющие агроландшафта представляет не только научный, но и практический интерес. Моделированию процессов миграции и трансформации микроэлементов-тяжелых металлов в водных и почвенных объектах посвящены работы Е.В.Веницианова, Д.Копланда, Д.Леклайзера, АП.Лепихина, Г.Спозито, Е.Р.Шелковича и других ученых.

ГЛАВА 7. Передвижение, трансформация и поглощение микроэлементов в почвах, растворах и растениях

Около 80 элементов, содержание которых в литосфере не превышает 0,14 % известны как микроэлементы, часть которых представлена тяжелыми металлами. Среди них цинк, медь, марганец, кобальт, молибден и ряд других необходимы для живых, а бор еще и для растительных организмов. В отличие от основных элементов, содержание которых в различных геологических формациях отличается не более чем в 2 раза, содержание микроэлементов в различных районах отличается значительно. Там, где важные примесные элементы содержатся в аномально высоких или аномально низких количествах, можно проследить их вредное воздействие на животных и растения.

В различных типах почв интервалы встречаемых значений содержания микроэлементов, как правило, перекрываются. Несмотря на это, их средневзвешенные значения могут служить характеристикой этих почв.

Локальный уровень содержания микроэлементов в пределах одного типа почв очевидно определяется балансом поступления, значительная составляющая которого приходится на техногенные процессы, и выноса, контролируемого протеканием физико-химических процессов растворения, осаждения, сорбции и зависящего от условий среды, в которых эти процессы протекают.

Основные микроэлементы: цинк, медь, кобальт, молибден, марганец - являются металлами, большинство органо-минеральных форм которых в воде имеют незначительную растворимость. Поведение микроэлементов в почвах и растворах зависит от конкретного вида их химических соединений, которые принимают участие в различных реакциях и процессах.

Раствор любой соли обладает определенной величиной рН, зависящей от равновесия гидролиза. Понижение рН за счет добавки посторонней кислоты обьино не приводит к каким-либо изменениям, связанным с образованием осадка. Но уменьшение кислотности, например, за счет добавки щелочи, вызывает увеличение рН до определенной величины, при которой начинается выделение осадка малорастворимой гидроокиси металла или его основной соли. Во многих практических случаях важно знать рН, при котором начинается образование осадка. Если произведение растворимости Ь вещества, могущего выпасть в осадок, известно достаточно точно, то можно рассчитать величину рН, при которой должен появиться осадок.

где а - активность иона, Кэт - ионное произведение воды.

Последнее выражение может быть использовано для практических важных расчетов, так как связывает величину рН раствора с активностью насыщенного иона металла в таком растворе. Используя формулу (7.1), можно рассчитать равновесные концентрации металлов в растворах для рН соответствующих поверхностным, грунтовым водам и поровым растворам. При этом предполагается, что это справедливо для условий, в которых величина комплексообразования незначительна. Наиболее часто встречающиеся значения рН укладываются в интервал

5,5 - 9,5. Необходимые для расчета произведения растворимости гидроксидов металлов взяты из справочных данных, а расчетные данные приведены в таблице 7.1

Таблица 7.1.Равновесные концентрации микроэлементов в поверхностных, грунтовых водах ^ и поровых растворах_

рН Микроэлементы, г-ион/л

Zn Си Со

5,5 4,0 2,2х10-3 20,0

6,0 4,0x10-1 2,2х10-4 2,0

6,5 4,0х10-2 2,2х10-5 2,0x10-1'

7,0 4,0x10-3 2,2x10-6 2,0х10-2

7,5 4,0x10-4 2,2х10-7 2,0x10-3

8,0 4,0x10-5 2,2x10-8 2,0х10-4

8,5 4,0x10-6 2,2х10-9 2,0х10-5

9,0 4,0x10-7 2,2x10-10 2.0Х10-6

9,5 4,0x10-8 2,2x10-11 2,0x10-7

Lz„(oh)2 = 4,0x10-17 Lz„(oh)2= 2,2x10^ LCo(oh)2= 2,0x10-"

Полученные результаты хорошо согласуются с тем экспериментальным фактом, что при изменении рН раствора на единицу концентрация металла-микроэлемента меняется на два порядка. Точность полученных результатов зависит от надежности использованной величины L.

Окислительно-восстановительные реакции. В конечном счете микроэлементы попадают в почву из оросительной воды, из атмосферы или изначально содержатся в ней в составе почвообразующих пород. В почве они вступают во многие химические и биохимические реакции. Почти все микроэлементы являются элементами переменной валентности и участвуют во множестве окислительно-восстановительных (ОВ) реакций. Знание основных закономерностей протекания этих процессов и реакций составляет основу понимания и управления почвенным плодородием и питанием растений.

Способность вещества отдавать или принимать электроны характеризуется

т о

его стандартным окислительно-восстановительным потенциалом Eh, измеренным по отношению к стандартному водородному электроду, потенциал которого принимается равным нулю. Тогда любую полуреакцию можно записать в виде:

где n - число электронов; m - число ионов И+, участвующих в реакции; х и у -стехиометрические коэффициенты.

Известно, что стандартный потенциал Eh0 редокс пары связан с изменением энергии Гиббса в полуреакции (7.2), т.е. при переходе Ох -> Red уравнением (7.3).

где F - число Фарадея (F = 23,066 кал/мВ).

Если концентрации (а точнее термодинамические активности) окисленной и восстановленной форм некоторой редокс пары в растворе произвольны, а также произвольны рН раствора и температура, то ОВ - потенциал Eh этой пары определяется по уравнению Нернста:

Eh = Eh0+^ln^- (7.4)

ПН п' п

относительно металлов-микроэлементов можно сказать, что чем более отрицателен их стандартный электродный потенциал, тем большую способность отдавать электроны в реакциях (окисляться - находиться в растворе в ионной форме) они испытывают.

Роль почвы в ОВ-реакциях состоит в предоставлении электронных акцепторов для окисления различных соединений. В почвенных реакциях окисления высвобождается запасенная в остатках растений энергия фотосинтеза. Из всех окислителей, имеющихся в почве, сильнейшим является молекулярный кислород, поэтому в реакциях с О2 высвобождается максимальная энергия.

Если по некоторьм причинам кислород в почве отсутствует, в роли окислителей выступают другие вещества (ионы или молекулы), которые обычно присутствуют в почвах в достаточных количествах. Это соединения Fe(III), оксиды Мп(Ш) и Mn(IV) переменного состава, ионы SO42-, NO3-, N02, Н+ в почвенном растворе.

При использовании этих вторичных окислителей значительно снижается выход энергии, а кроме того, образуются продукты, неблагоприятные для жизни растений и водных организмов. Восстановленные состояния элементов значительно более токсичны, чем окисленные. Так, аммиак и нитрит-ионы более токсичны, чем нитрат-ионы; Fe(III) и Мп(Ш и IV), имеющиеся в почвах в значительных количествах в виде минералов, при восстановлении могут образовывать токсичные для растений ионы.

Основой описания существования тех или иных химических форм элементов в природных водах и почвах могут служить диаграммы Eh -pH. Электродный потенциал любой редокс пары при произвольных концентрациях окисленной и восстановленной форм определяется уравнением:

п [Red]' \п)

Из этого уравнения следует, что Eh линейно зависит от рН. Однако, могут встречаться реакции, в которых не участвуют Н+ и ОН-, тогда Eh от рН не зависит.

В сельскохозяйственной практике необходимо знать поведение элементов, в том числе и микроэлементов в зависимости от рН почвенного раствора при прочих постоянных условиях: температуре, влагосодержании, присутствия макро- и микроудобрений. Основные реакции в почвах протекают с участием воды. Поэтому важно понять, что в природной среде возможна относительно узкая область изменения электродных потенциалов, определяемая устойчивостью воды к окислению ее до О2 и восстановлению до Н2.

Рассматривая окислительно-восстановительные реакции металлов и применяя соотношение Нернста, можно выделить области равновесных форм элементов в координатах Eh - рН, на которые накладывает ограничение область устойчивости воды. Существование той или иной химической формы элемента определяется величинами рН, электродного потенциала - E, а простирание областей этих форм зависит от концентрации ионов в растворе. Такие диаграммы состояний приведены для цинка, меди, кобальта и молибдена вместе с набором соответствующих окислительно-восстановительных реакций элементов. Эти данные могут быть использованы для определения химических форм микроэлементов и их подвижности в почве при изменении внешних условий.

Перенос растворенных микроэлементов может происходить через почвенный раствор (диффузия) и вместе с движущимся потоком влаги в почве (конвек-

ция). Однако, специфические свойства почв, в основном их катионообменная способность, контролируют скорость миграции микроэлементов в профиле почв.

Теоретические работы в этой области связаны с Изучением растворимых равновесных форм микроэлементов, служащие как для объяснения основных реакций, так и для понимания процессов выщелачивания и почвообразования с целью использования в различных областях управления агротехническими мероприятиями и охраны окружающей среды.

Основу количественного описания поступления микроэлементов составляют балансовые модели, рассчитанные для различных экосистем (Бройо в., Ье-сЫге 1.Р., Ье Уеадиев, 8епев1 К., 1984; АржановВ.С.,Евкатьевский Л.В., 1985; Ве-ницианов Е.В., Лепихин А.П., 2002). Вместе с тем для практических и научных целей значительный интерес представляет количественное описание процессов, связанных с более детальным перераспределением микроэлементов в почвах с учетом основных физико-химических и биологических процессов. Основу этой системы составляет все то же хорошо известное уравнение конвективно-диффузионного переноса химических элементов с добавлением функций источников-стоков, определяемых основными физико-химическими взаимодействиями в твердой, жидкой и сорбированной фазах почвы и поглощением элементов корневой системой (Николаенко А.Н., 2002).

Функция источника - стока рз связана с обменными процессами, происходящими между ионами микроэлементов, находящимися в растворе и части почвенного поглощающего комплекса, ответственного за сорбцию микроэлементов. Эта часть комплекса представлена оксидами и гидроксидами марганца, железа и алюминия.

где N - содержание микроэлемента в поглощающей фазе почвы, р,; - кинетический коэффициент адсорбции, а Ср - равновесная концентрация микроэлемента, соответствующая текущему значению N . Соотношения между N и Ср1; описываются изотермами сорбции. Наиболее универсальной является изотерма сорбции Ленгмюра, которая может описывать как обменные процессы в почвах, так и специфическую адсорбцию, и имеет вид:

max max

где Nmax- емкость поглощения, Е,- константа, равная отношению скоростей десорбции и сорбции. В таблице 7.2 приведены рассчитанные значения Nmax и K для микроэлементов по экспериментальным данным различных авторов.

Элемент

Zn Си Со Мо

Тип сорбции Обменная Специфическая Обменная Отрицательная адсорбция

CP1 ,мкгэкв/л 0,2-0,4 11,8-33,07 0,01-2,9 0,0052-0,0678

^мкгэкв/ЮОг 1,15-1,50 157,5-315,0 2-40 0,01-5,3

Nmax, МКГ-ЭКВ/ЮОГ 2 710 145 0,032

Ki 0,14 41,45 7,25 0,011

Наконец функция стока рк1, характеризующая поглощение микроэлементов корнями растений, может быть представлена уравнением Михаэлиса-Ментен в виде:

_^max CjSfC

Kt~

(7.7)

кт+с, •

где Qk1 -количество микроэлемента, поглощенного корневой системой, приходящейся на определенный объем (или массу) почвы; Imax -максимальный поток элемента в корневую систему единичной поверхности, SK - поверхность корневой системы, приходящаяся на единичный объем (или массу) почвы; Кт -концентрация элемента, при которой I=1/2 Imax.

Система уравнений, описывающая миграцию микроэлементов, должна быть дополнена начальными и граничными условиями. В начальный момент времени даются распределения элементов в поровом растворе, сорбированной и твердой фазах по почвенному профилю С01(х), NSO1, NTO1 для х€[0, ¿]. На верхней (х=0) и нижней (х=1) границах расчетного слоя / можно записать следующие условия:

С 11 х _ о = С Ci , если V>0. Это условие учитывает составляющую микроэлементов, поступающую в почву с осадками или оросительной водой. При V<0 (испарение) поток влаги увлекает микроэлементы к поверхности почвы, где за счет концентрирования формируется встречный, уравновешивающий, диффузи-

онный поток. f

D^-VC, ' дх '

= О

На нижней границе расчетного слоя можно записать условие (х-о ~ ® ,

рое соответствует постоянству концентрации микроэлемента в граничной области. Запись этого условия тем более оправдана, если нижняя граница расчетного слоя совпадает с поверхностью грунтовых вод.

Приведенная математическая модель может служить теоретической основой для количественного описания транспорта микроэлементов с целью регулирования их содержания в почвах, растительных и живых организмах.

Если учесть, что концентрация микроэлементов в водных системах незначительна и в большинстве случаев изменяется в пределах 10-2 - 10-4 мг/л, то можно считать, что основное влияние, которое они испытывают, производится макро-ионными компонентами раствора. Эти макрокомпоненты имеют концентрации в водных системах на несколько порядков выше, чем микроэлементы и создают физико-химическую среду переноса и трансформации последних. Это влияние прежде всего оказывается посредством создания определенных химических характеристик среды, таких как рН и ионная сила раствора. Первая из них определяет растворимость, а следовательно, и подвижность микроэлементов в поровых растворах. Ионная сила оказывает влияние путем изменения их коэффициентов активности. Однако это влияние незначительно и имеет смысл принимать его в расчет только при необходимости учета эффектов более высокого порядка. Таким образом микроэлементы раствора «не видят» друг друга и их поведение можно

кото

описывать независимо, но учитывая влияние на них макрокомпонентнои составляющей раствора.

В упрощенном случае для описания поведения микроэлементов можно пользоваться уравнением (2.1), но при этом кинетические параметры определять из экспериментальных данных по промывке конкретного элемента в определенных почвенных условиях.

Для проверки предложенной математической модели были взяты экспериментальные данные (В.М.Яшин, 1992) по промывкам монолитов пойменных почв р. Пахры, загрязненных ТМ. Имеющиеся данные по динамике основных ионов при промывке монолита были использованы для определения основных параметров, входящих в используемую модель, таких как коэффициенты конвективной диффузии ионов и кинетические коэффициенты уравнений для описания процесса растворения и ионного обмена. Причем величины этих коэффициентов будут одного порядка для макро- и микрокомпонентов. Определить коэффициенты для микрокомпонентов можно, используя данные по выходным кривым концентраций. Выходные кривые концентраций могут быть описаны уравнением кинетики растворения-кристаллизации, при этом изменение содержания соли в твердой фазе связано с изменением концентрации в растворе следующим обра-

.М (1С

зом

. ЮЛ

А Л 'где

(<1 - плотность почвы, г/см ; № - влажность объ-

емная, относительные единицы). Проинтегрируем это уравнение и подставим решение в уравнение (2.2), которое после интегрирования по С даст соотношение:

где С1 - концентрация, соответствующая моменту времени Сн - концентрация насыщения. Наиболее вероятные значения для а изменяются в пределах 0,7 - 1,0 , что соответствует различным формам кристаллов растворяемого вещества. При этом, используя выражение (7.8), можно получить оценку параметра б уравнения (2.2), описывающего кинетику растворения:

5с [1.8-2.2]Лй)

где ^ - время, соответствующее максимальной концентрации выходной кривой. При этом время отсчитывается от момента подачи воды в монолит или колонку. Иногда форма выходной кривой может иметь нисходящий характер, что соответствует случаю достижения концентрации насыщения вещества за время меньшее, чем время фильтрации жидкости через колонку ^ Для получения выходной кривой с выраженным максимумом необходимо уменьшить высоту колонки или пользоваться оценкой при ^С^. Полученные таким образом параметры модели можно использовать для проведения расчетов для более длительных интервалов времени чем те, в пределах которых проводился опыт. На рис.7.1 приведено сопоставление расчета с экспериментальными данными для цинка, полученными в колоночном эксперименте. Это сопоставление показывает удовлетворительное соответствие и возможность использования предлагаемой модели для расчетов уровней концентрации подвижных форм микроэлементов в почвах и поровых растворах.

ж!л

4 •

0123456789 10

Рис. 7.1. Экспериментальные и расчетные (°) значения концентрации цинка в вытекающем из монолита фильтрате.

Глава 8. Исследование процессов анодного растворения металлов в водной среде для разработки устройства применения микроэлементов

Электрохимическое явление - анодное растворение металлов является той основой, на которой разработана новая технология обогащения оросительной воды микроэлементами. Суть этого явления состоит в следующем. Если два металлических электрода погрузить в раствор электролита (природная вода) и присоединить к источнику электрического тока, то электрод, находящийся под положительным потенциалом (анод), может передавать ионы в раствор, т.е. анодно растворяться. Причем скорость этого растворения контролируется законом Фарадея и пропорциональна величине тока, протекающего в цепи анод -электролит-катод. Протекание процесса анодного растворения зависит как от индивидуальных свойств металла, так и от характеристик той среды, в которой этот процесс происходит.

В лабораторных условиях изучена работа электродных систем, выполненных из металлов различных марок и в различных водных растворах, химические свойства которых отражают многообразие природных вод. Были получены поляризационный кривые различных металлов (Рис.8.1), характеризующие электрохимическое поведение металлов в различных водных растворах, изучены режимы работы электродных схем и получены коэффициенты выхода металлов по току. Принципиальная схема предлагаемого устройства изображена на рис. 8.2. Устройство состоит из корпуса в виде отрезка трубопровода (1); электродной системы, включающей аноды (2- 5) из цинка, меди, кобальта и молибдена, расположенных напротив катодов из нержавеющей стали; задвижек трубопровода (6,7).

Электроды изолированы от корпуса проставками и электрически связаны с источником постоянного тока (20) через выключатели анодов (8-11), управляющие величиной токов анодов элементы (12-15) и амперметры (16-19).

Устройство работает следующим образом. При заполнении трубопровода

Рис. 8.2. Принципиальная схема устройства управления микроэлементным составом воды

потоком воды и подачи напряжения от источника постоянного тока на систему электродов происходит электрохимическое растворение анодов и обогащение оросительной воды микроэлементами. Расход микроэлементов определяется величиной тока, протекающего в системе анод-вода-катод в соответствии с законом Фарадея, и может регулироваться управляющими элементами (12-15).

Разработка защищена авторским свидетельством и патентом. Опытный образец прошел все стадии испытаний и Государственной комиссией при Совете Министров СССР 1990г. рекомендован для постановки на промышленное производство. При испытаниях за базу сравнения было принято ранее разработанное

устройство с цилиндрической формой анодов. Испытания работоспособности устройств и оценка агроэкономической эффективности проводились в Краснодарском крае и Херсонской области Украины, где такие устройства были установлены на дождевальных машинах «КубаньЛ , М», а также на насосных станциях межхозяйственной оросительной сети в Херсонской области и Алтайском крае. Полученные результаты по эффективности применения микроэлементов с оросительной водой на поливах сои и кукурузы приведены в таблице 8.1. Средняя прибавка урожайности сои от применения устройства внесения микроэлементов с оросительной водой УВМП за два года составила 0,35 т/га или 12,2%; для кукурузы средняя прибавка урожайности по данным за 1987, 1988 г.г. составила 1,0 т/га или 15.2%.

Таблица 8.1. Эффективность применения микроэлементов с оросительной водой устройством УВМП на посевах кукурузы и сои____

Культура, год испытаний Вариант Средняя урожайн. Прибавка урожайн. Повтор-ность HCP0,3

т/га т/га %

Кукуруза (з) 1987 Контроль 6,36 - 14,6 5 0,89

Опыт 7,29 0,93 5

Кукуруза (з) 1988 Контроль 6,82 - 15,7 5 0,85

Опыт 7,89 1,07 5

Соя (з) 1989 Контроль 3,46 - 8,7 5 0,09

Опыт 3,76 0,30 5

Соя (з) 1990 Контроль 2,56 - 15,6 15 0,37

Опыт 2,96 0,40 15

Глава 9. Технология применения микроэлементов в орошаемом земледелии

Наряду с существующими традиционными методами новой и перспективной технологией является технология применения микроэлементов с оросительной водой. Разработкой этого направления занимались Н.А.Волокитина, Г.И.Екатеринина, ЮАМосквичев, Никольская Н.А., Л.И.Передкова В.С.Соболевский, А.Б.Рубаха и другие исследователи. При этом микроэлементы к растениям могут подаваться путем их дозирования в поток оросительной воды в соотношениях и количествах, определяемых как потребностью сельскохозяйственных культур, так и содержанием подвижных форм микроэлементов в почве.

На орошаемых почвах микроэлементный режим зависит не только от их исходного содержания, но определяется водным режимом и физико-химическими характеристиками почв. В работе приведены почвенные факторы и водный режим, способствующие дефициту микроэлементного питания.

На орошаемых землях некоторая часть микроэлементов может подаваться к растениям с оросительной водой. Любая природная вода различных водоисточников содержит определенные фоновые концентрации микроэлементов. Общее количество подаваемых к растениям микроэлементов (N) зависит от оросительной нормы (М) и от содержания фоновых концентраций микроэлементов (С) в оросительной воде и может быть определено по формуле:

N = M • C (9.1)

Для оценки этих величин воспользуемся данными по среднему содержанию концентрации микроэлементов в различных водоисточниках, полученных автором в 1986-1995 годах (таблица 9.1). Принимая оросительную норму равную 2000м /га, можно оценить количества микроэлементов, которые могут быть поданы на сельскохозяйственные угодья с оросительной водой. Так для цинка это составит 16-72, для меди - 20-142, кобальта - 2-54, молибдена - 18-38, марганца -140-236 г/га. Сопоставляя эти данные с данными потребности растений в микроэлементах, можно сказать, что для некоторых культур полученные величины

Таблица 9.1.Содержание микроэлементов в природных водах речных систем

Река, место и время отбора образцов Концентрация, мг/л

7п Си Со Мо Мп

Днепр, Херсонская обл, канал, 1989 г. август 0,008 0,010 0,001 0,017 -

Днепр, г. Каховка 1989 г. август 0,019 0,010 - 0,017 -

Ока, г. Коломна, 1986 г. июль, 1995 г. май 0,023 0,024 0,050 0,010 0,027 0,019 0,077

Коломенка, г. Коломна, 1986 г. июнь 0,019 0,041 - 0,012 -

Москва-река, г. Коломна, 1986 г. июль 1995 г. май 0,026 0,010 0,037 0,071 0,012 0,009 0,118 0,070

Кубань, г. Краснодар, 1988 г июнь 0,013 0,025 - 0,013 -

Кубань, Краснодарский край, Канал, 1988 г. 0,010 0,022 - 0,015 -

Волга, г. Саратов, 1990 г. август 0,036 0,024 - 0,012 -

Среднее 0,019 0,030 0,013 0,014 0,088

составляют значительную часть потребности, а в некоторых случаях (для Со и Мо) могут ее перекрывать. Таким образом, можно сделать вывод, что фоновые концентрации микроэлементов оросительной воды природных водоисточников вносят существенный вклад в обеспечение растений микроэлементами и должны учитываться при применении микроэлементов на орошаемых землях. Учитывая это, необходимо уточнить формулу для расчета микроэлементов, подаваемых к растениям с оросительной водой. Для этого необходимо сделать ряд предположений:

• Микроэлементы поступают в растения, в основном, с массовым потоком.

• Этот поток создается частью оросительной нормы, идущей на транспирацию растений.

Таким образом, формула для расчета поступления микроэлементов в растения запишется в виде:

N = М-К-С, (9.2)

где К - безразмерный коэффициент (доля оросительной нормы, идущая на транс-пирацию).

Размерность других величин имеет вид: ОТ=г/га, [М]=ш3/га, [С]=мг/л

Поступаемое с водой количество микроэлементов необходимо сравнить с потребностью данной сельскохозяйственной культуры. Эта величина должна быть рассчитана с учетом биологической урожайности по формуле:

Р=УС '(100-^0/100 , (9.3)

где Р - потребность культуры в микроэлементе, г/га; У - биологическая урожайность, т/га; W - средняя влажность культуры, %; С ' - содержание микроэлемента в мг/кг сухого вещества. Количество микроэлемента, которое необходимо подать в растения, равно разности между потребностью в нем и его поступлением с оросительной водой. Это количество может быть добавлено в оросительную воду с помощью предлагаемой технологии, основанной на методе анодного растворения металлов.

Приведенный в приложении к диссертации расчет показывает высокую экономическую эффективность применения данной технологии, как на орошаемых землях, так и при использовании ее для овощных культур защищенного грунта.

Выводы и рекомендации

1. Сформулированы принципы регулирования солевого и пищевого режимов почв, заключающиеся в следующем:

- контролируемость и прогнозируемость процесса регулирования;

- учет экологического фактора при выборе способа регулирования;

- сбалансированность веществ, подаваемых при регулировании, с их выносом почвенно-растительной системой.

Принципы налагают определенные ограничения на выбор технологий регулирования в соответствии с современными требованиями охраны окружающей среды, позволяют сделать регулирование управляемым и определяют методы расчета доз применения удобрительных и мелиорирующих веществ с оросительной водой.

2. Разработаны теоретические основы и технологии регулирования солевого и пищевого режимов орошаемых почв путем контролируемого изменения солевого, удобрительного, микроэлементного состава оросительной воды. Применение математических моделей для контроля и прогноза процессов создает основы для технологии автоматизированного, компьютерного управления мелиоративными режимами почв.

3. Предложен общий вид уравнений для количественного описания процессов взаимодействия оросительной воды с почвой. Формализовано математическое описание процессов ионообменной сорбции в почвах при произвольном количестве участвующих в обмене ионов.

процесс и позволяет рассчитывать дозы мелиорантов для оросительной воды. Прогноз засоления и осолонцевания почв предполагается проводить на основе разработанных математических моделей многокомпонентного солепереноса с учетом кинетики межфазных процессов.

5. Разработан технологический способ и устройство централизованного применения удобрительных веществ с оросительной водой. Способ отличается от базового уменьшением капитальных вложений с 9.4 до 1.2 млн. руб. за счет увеличения площади обслуживания одним устройством с 71 до 1000 га, значительно сокращает количество точек возможного загрязнения окружающей среды.

6. При приготовлении концентрированных растворов сложных удобрений необходимо соблюдать определенную очередность при растворении исходных веществ. Введение калийсодержащих удобрений в последнюю очередь позволяет повысить концентрацию насыщения удобрительной смеси. Результирующая растворимость удобрительных веществ зависит также от физико-химических свойств исходной воды.

7. Разработана математическая модель и программа расчета азотно-солевого режима с учетом основных физико-химических процессов, происходящих в поч: ве. Показана необходимость учета взаимодействия азотной составляющей с основным ионно-солевым комплексом. Модель позволяет рассчитывать пищевой и солевой режимы почв в зависимости от исходного содержания веществ, режима орошения и вида орошаемых культур.

8. На основе изучения процесса анодного растворения металлов в водных растворах усовершенствована технология применения микроэлементов с оросительной водой. Новизна технологии состоит в создании более совершенной конструкции устройства по сравнению с существующими аналогами (патент РФ № 2071245, 1997г) и методов расчета доз микроэлементов с учетом их фонового содержания в оросительной воде. Технология позволяет максимально автоматизировать процесс, управлять дозированием с высокой точностью, задавать любые составы и соотношения микроэлементов в зависимости от потребности растительных культур, что повышает урожайность и качество продукции. Экономическая эффективность технологии при применении на орошаемых культурах зерно-кормового севооборота составляет порядка 1000 руб./га и может достигать 160 тыс. руб. на один комплект оборудования в год.

9. Разработана и апробирована полуэмпирическая математическая модель, описывающая перенос микроэлементов в водно-почвенных системах. Дан метод определения параметров модели на основе экспериментальных данных. Предложены методы расчета равновесных концентраций микроэлементов и определения их химических форм на основе применения диаграмм Пурбе. Предлагаемые методы могут применяться для прогноза поведения различных форм микроэлементов в водно-почвенных системах.

Публикации автора по теме диссертации

Книги имонографии 1. Николаенко А.Н. Тяжелые металлы и микроэлементы в природных и техногенных процессах. Алматы, «Алем»,2002. - 109с.

2. Кавокин А.А., Николаенко А.Н., Соколенко Э.А. Энергетическая модель процесса солепереноса. В кн.: Количественные методы в мелиорации засоленных почв. Алма-Ата, «Наука» Казахской ССР, 1974, с. 131-136.

3. Диденко А.В., Николаенко А.Н., Соколенко Э.А. Орошаемые земли как открытая термодинамическая система с диссипацией энергии. В кн.: Количественные методы в мелиорации засоленных почв. Алма-Ата, «Наука» Казахской ССР, 1974, с. 126-131.

4. Кавокин А.А., Николаенко А.Н. Кинетика катионного обмена в почвах. В кн.: Теоретические основы процессов засоления-рассоления почв (Под редакцией Боровского Б.М., Соколенко Э.А.). Алма-Ата, «Наука» Казахской ССР, 1981, с. 227235.

5: Кавокин А.Н., Николаенко А.Н. О численном расчете некоторых физико-химических процессов в водонасыщенных почвогрунтах. В кн.: Генезис и мелиорация засоленных почв Казахстана. Алма-Ата, «Наука» Казахской ССР, 1979, с. 11-17.

6. А.Н. Николаенко. К вопросу математического описания ионообменной сорбции в почвогрунтах. В кн.: Генезис и мелиорация засоленных почв Казахстана. Алма-Ата, «Наука» Казахской ССР, 1979, с. 17-20.

Статьи в научных журналах

7. Николаенко А.Н. Критерий мелиоративного состояния почв и грунтовых вод. //Гидротехника и мелиорация, 1979, №2, с. 13-17.

8. Кавокин А.А., Николаенко А.Н. К оценке скорости ионообменной сорбции ионов натрия и кальция в почвах. //Почвоведение, 1981, №11, с. 71-76.

9. Николаенко А.Н., Пельцер А.С. Изучение кинетики сорбции иона кальция из раствора солонцовой почвой методом радиоактивной индикации. // Известия Тимирязевской сельскохозяйственной академии, 1983, №3,с. 179-182.

10. Николаенко А.Н. Принцип оценки качества минерализованных вод для орошения почв. //Почвоведение, 1991, №2, с. 147-152.

11. Николаенко А.Н. Математическая модель многокомпонентного солепереноса в почвах с учетом кинетики межфазных процессов. //Почвоведение, 1987, №5, с. 128-133.

12. Николаенко А.Н. Технология управления качеством оросительной воды. //Вопросы мелиорации, 2000, №1-2, с.39-45.

13. Николаенко А.Н. Устройство для обогащения оросительной воды микроэлементами. // Тракторы и сельскохозяйственные машины, 2001, №2, с. 25.

14. Николаенко А.Н. Математическое описание физико-химических процессов азотно-солевого комплекса почв. //Доклады РАСХН, 2002, №2, с.38-41.

15. Николаенко А.Н. Основы регулирования солевого и пищевого режимов орошаемых почв. //Вестник РАСХН, 2002, №5,с. 19-21.

16. Николаенко А.Н. Установка централизованного внесения минеральных удобрений с оросительной водой. //Тракторы и сельскохозяйственные машины, 2002,№11,с. 16-17.

17. Николаенко А.Н. Тяжелые металлы в природных водоисточниках. //Мелиорация и водное хозяйство,2002,№5, с. 37-38.

Сборники научных статей

18. Николаенко А.Н., Орлова М.А., Соколенко Э.А. К вопросу о мелиоративном районировании. -Доклады Всесоюзного совещания по вопросам совершенствова-

ния методов оценки засоленных почв, прогнозирования и предупреждения вторичного засоления. М.,1972, с. 18.

19. Nikolaenko A.N. Mathematical Model of Multy-Ion - Salt Migration in Soils and Pore Solutions. -Abstracts jornal of Conference V.M. Goldschmidt. Heidelberg, 1996, p.434.

20. Nikolaenko A.N. Mathematical Model of Phisical-Chemical Interaction in Water-Ground System,- Abstracts jornal of Conference V.M. Goldschmidt. Strasburg, 1997, p.312.

21.Николаенко А.Н. Математическая модель миграции и трансформации азотных соединений в системе почва-раствор-растение.- Сб.: «Современные проблемы мелиорации и пути их решения». М., ВНИИГиМ, 1999, Т.Н., с. 134-154.

22. Николаенко А.Н. Тяжелые металлы в природных водоисточниках. - Сб.: « Современные проблемы мелиорации и пути их решения». М., ВНИИГиМ, 1999, Т.П., с. 126-133.

23. Николаенко А.Н. Теоретические основы регулирования солевого и пищевого режимов орошаемых почв. - Сб.:«Экологические проблемы мелиорации». М.,ВНИГиМ, 2002,с. 163-165.

24. Николаенко А.Н. Технологии применения удобрений, мелиорантов, микроэлементов с оросительной водой. Проблемы и перспективы. -Сб. научных трудов «Ресурсосберегающие и энергоэффективные технологии и техника». Коломна, 2003,ч.1, с. 125-127.

25. Николаенко А.Н. Математическая моделирование пищевого режима почв. -Сб. научных трудов: «Ресурсосберегающие экологически безопасные технологии и техника орошения». Коломна, 2004, с.114-117.

26. Николаенко А.Н. Расчет экономической эффективности инвестиций в технологии применения удобрений и микроэлементов с оросительной водой. -Юбил. сб. научных трудов «Мелиорация и окружающая среда». М.,ВНИИГиМ,2004, т.2,с.242-246.

Патенты и авторские свидетельства

27. Абрамов А.Ф., Ивашкин В.И., Николаенко А.Н. Устройство для магнитной обработки жидкости. Авторское свидетельство №1416448 СССР, 15.08.88. Бюл. №30.-4с.

28. Ивашкин В.И., Николаенко А.Н., Лысенко Б.М. Устройство для внесения микроэлементов с оросительной водой. Патент РФ №2071245,10.01.97. Бюл. №1. -6с. Прочее

29. Белякова Т.Н., Ивашкин В.И., Николаенко А.Н., Рубаха А.Б. Устройство для внесения микроэлементов с поливной водой. Коломна, 1991, -2с.

30. Николаенко А.Н. Новая технология применения микроэлементов. Алматы, 1999.-2С.

31. Николаенко А.Н. Передвижение, трансформация и поглощение микроэлементов в почвах, растворах и растениях. М, Мелиоводинформ, 1997. Деп. -39с.

Подписано к печати Формат 60 х 48 1/16. Тираж 120 экз. Заказ №36 ГНУ ВНИИ гидротехники и мелиорации им. АН.К.стякова 127550, Москва, ул. Б. Академическая, 44

/ '

il'"'г;;-) 1882

Содержание диссертации, доктора технических наук, Николаенко, Александр Николаевич

ВВЕДЕНИЕ.

ЧАСТЬ I. ПРИНЦИПЫ, ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ РЕГУЛИРОВАНИЯ СОЛЕВОГО И ПИЩЕВОГО РЕЖИМОВ

ОРОШАЕМЫХ ПОЧВ.

ГЛАВА 1. РЕГУЛИРОВАНИЕ СОЛЕВОГО И ПИЩЕВОГО РЕЖИМОВ ПОЧВ ПРИ ОРОШЕНИИ.

1.1. Цели, принципы и технологии регулирования.

1.2. Основные составляющие технологии регулирования.

1.3. Химический анализ состава оросительной воды и контроль пищевого и солевого режимов почв.

ГЛАВА 2. СОЛЕПЕРЕНОС В ПОЧВАХ И ЕГО КОЛИЧЕСТВЕННАЯ

ИНТЕРПРЕТАЦИЯ.

2.1. Методы прогноза процессов массопереноса в почвах (балансовый, географических аналогий, генетический, статистический, математического моделирования).

2.2. Современные представления о механизмах солепереноса в почвогрунтах.

2.3. Существующие модели процесса массопереноса в почвогрунтах.

2.4. Математическая модель как составляющая часть технологии управления мелиоративным режимом почв.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ.

ЧАСТЬ II. ИОННО-СОЛЕВОЙ СОСТАВ ОРОСИТЕЛЬНОЙ ВОДЫ

И ТЕХНОЛОГИИ ЕГО ИЗМЕНЕНИЯ.

ГЛАВА 3. ОЦЕНКА ОПАСНОСТИ ОСОЛОНЦЕВАНИЯ

ОРОШАЕМЫХ ПОЧВ.

3.1. Существующие системы классификации минерализованных вод.

3.2. Новый подход в оценке опасности осолонцевания орошаемых почв.

3.3. Математическая модель многокомпонентного солепереноса в почвах с учетом кинетики межфазных процессов.

ГЛАВА 4. МЕТОДЫ И ТЕХНОЛОГИИ ОПРЕСНЕНИЯ, ОБЕССОЛИ

ВАНИЯ И ХИМИЧЕСКОЙ МЕЛИОРАЦИИ ВОДЫ.

4.1. Методы опреснения и обессоливания воды, их классификация.

4.2. Химическая мелиорация оросительной воды.

4.3. Технические средства.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ.

ЧАСТЬ III. УДОБРИТЕЛЬНОЕ ОРОШЕНИЕ.

ГЛАВА 5. ПИЩЕВОЙ РЕЖИМ ПОЧВ.

5.1. Питательные элементы в почве.

5.2. Математическое моделирование пищевого режима почв.

5.3. Динамика и равновесие окислительно-восстановительных реакций в почве.

5.4. Математическая модель азотно-солевого режима почв.

ГЛАВА 6. ТЕХНОЛОГИЯ И ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА

ПРИМЕНЕНИЯ МИНЕРАЛЬНЫХ УДОБРЕНИЙ С ВОДОЙ ПРИ ОРОШЕНИИ.

6.1. Приготовление насыщенных растворов удобрений.

6.2. Технические средства применения удобрений с оросительной водой.

6.3. Установка для централизованного применения минеральных удобрений на севооборотном участке.

6.4. Технология применения удобрений при централизованном дозировании в оросительную сеть.

6.5. Сравнительная агроэкономическая оценка технологии централизованного внесения удобрений с оросительной водой.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ.

ЧАСТЬ IV. МИКРОЭЛЕМЕНТЫ. НОВАЯ ТЕХНОЛОГИЯ

ПРИМЕНЕНИЯ С ОРОСИТЕЛЬНОЙ ВОДОЙ.

ГЛАВА 7. ПЕРЕДВИЖЕНИЕ, ТРАНСФОРМАЦИЯ И ПОГЛОЩЕНИЕ МИКРОЭЛЕМЕНТОВ В

ПОЧВАХ, РАСТВОРАХ И РАСТЕНИЯХ.

7.1. Распространенность металлов-микроэлементов в геологических формациях и их роль в питании растений и животных.

7.2. Микроэлементы в почвах.

7.3. Теоретические основы химического поведения микроэлементов в водных системах. Понятия, определения, расчеты.

7.4. Модели миграции и трансформации микроэлементов в системе почва-раствор-растение.

ГЛАВА 8. ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ АНОДНОГО РАСТВОРЕНИЯ МЕТАЛЛОВ В ВОДНОЙ СРЕДЕ ДЛЯ РАЗРАБОТКИ УСТРОЙСТВА ПРИМЕНЕНИЯ МИКРОЭЛЕМЕНТОВ.

8.1. Характеристика основных водоисточнииков

Европейской части по физико-химическим свойствам.

8.2. Лабораторное оборудование и общая методика исследований.

8.3. Поляризационные кривые металлов цинка, меди, кобальта, молибдена в различных водных средах.

8.4. Режим работы электродных систем.

8.5. Сопоставление работы электродных систем из различных анодных материалов в различных водных растворах.

8.6. Агротехнические требования на устройства внесения микроэлементов с поливной водой.

8.7. Разработка конструкции.

8.8. Технические требования на устройство.

8.9. Агрономическая оценка эффективности применения микроэлементов с оросительной водой.

8.10. Сравнение эффективности внесения микроэлементов с поливной водой при анодном растворении металлов устройствами различного конструктивного исполнения.

ГЛАВА 9. ТЕХНОЛОГИЯ ПРИМЕНЕНИЯ МИКРОЭЛЕМЕНТОВ

В ОРОШАЕМОМ ЗЕМЛЕДЕЛИИ.

9.1. Содержание элементов в основных типах почв.

9.2. Потребность сельскохозяйственных культур в микроэлементах.

9.3. Традиционные технологии применения микроэлементов.

9.4. Технология применения микроэлементов с оросительной водой.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ.

Введение Диссертация по сельскому хозяйству, на тему "Модели, методы и технические средства регулирования солевого и пищевого режимов почв при орошении"

Для реализации указанной цели были поставлены и решены следующие задачи:

Методология исследований. В основу теоретических и экспериментальных исследований положены труды В.И. Вернадского, К.К. Гедройца, Ф.У. Кларка, А.Н. Костякова, работы С.Ф. Аверьянова, И.П. Айдарова, С.Я. Бездниной, Н.Н. Веригина, А.И. Голованова, С.В.Нерпина, Б.П. Никольского, Я.А. Пачепского , Э.А. Соколенко Э.А., JI.M. Рекса, А.Ф. Чудновского и других ученых. Методологической основой работы является применение системного подхода для анализа факторов формирования солевого и пищевого режимов и их регулирования; методов химической термодинамики для идентификации химических форм элементов в почвах; методов математического моделирования для количественной интерпретации и контроля процессов взаимодействия в системе почва-вода-растение.

На защиту выносятся: -Принципы, концептуально-функциональная модель технологии регулирования солевого и пищевого режимов орошаемых почв; -Математические модели солевого и пищевого режимов почв; -Количественный показатель опасности осолонцевания почв при орошении минерализованными водами, учитывающий сорбционно-селективные характеристики почв и химический состав оросительной воды;

Апробация работы. Результаты работы были доложены и обсуждены на международных, всесоюзных, межведомственных совещаниях и конференциях: Всесоюзное совещание «Совершенствование методов оценки засоленных почв, прогнозирования и предупреждения вторичного засоления» (Москва, 1972); Всесоюзная научная конференция «Использование минерализованных вод в сельском хозяйстве» (Ашхабад, 1980); Всесоюзное совещание «Физико-химические проблемы в сельском хозяйстве» (Ленинград, 1981); Межведомственное совещание «Технологии химизации» (Коломна, 1984); Всесоюзное совещание «Качество воды для орошения» (Алма-Ата, 1988); Международная конференция «Технологии очистки воды» (Нижний Новгород, 1995); 6-ая Международная конференция им. Гольдшмидта (Гейдельберг, 1996); Международная конференция «Экологические проблемы мелиорации» (Москва, 2002); Международная научно-практическая конференция «Ресурсосберегающие и энергоэффективные технологии и техника в орошаемом земледелии» (Коломна, 2003); Международная научно-практическая конференция «Ресурсосберегающие экологически безопасные технологии и техника орошения» (Коломна, 2004) и др.

Объем и структура работы. Объем диссертации составляет 275 стр. и состоит из введения, четырех частей, 9 глав, результатов исследований по каждой части, выводов и рекомендаций, списка литературы. В диссертацию входит приложение, иллюстрирующее применение разработанной математической модели и экспериментальной методики для прогноза солевого и пищевого режимов почв Южных Алеппских земель САР при их переводе на регулярное орошении. Вторая часть приложения диссертации содержит оценку экономической эффективности предлагаемых технологий при их реализации.

Заключение Диссертация по теме "Мелиорация, рекультивация и охрана земель", Николаенко, Александр Николаевич

Выводы и рекомендации.

1. Сформулированы принципы регулирования солевого и пищевого режимов почв, заключающиеся в следующем:

- контролируемость и прогнозируемость процесса регулирования;

- учет экологического фактора при выборе способа регулирования;

- сбалансированность веществ, подаваемых при регулировании, с их выносом почвенно-растительной системой.

4. На основе рассмотрения ионообменных равновесий между катионами почвенного поглощающего комплекса и порового раствора предложен численный показатель осолонцевания при орошении почв минерализованными водами. Показатель учитывает химический состав оросительной воды, сорбционно-селективные свойства почв, влияние иона магния раствора на солонцовый процесс и позволяет рассчитывать дозы мелиорантов для оросительной воды. Прогноз засоления и осолонцевания почв предполагается проводить на основе разработанных математических моделей многокомпонентного солепереноса с учетом кинетики межфазных процессов.

5. Разработан технологический способ и устройство централизованного применения удобрительных веществ с оросительной водой. Способ отличается от базового уменьшением капитальных вложений с 9.4 до 1.2 млн. руб. за счет увеличения площади обслуживания одним устройством с 71 до 1 ООО га, значительно сокращает количество точек возможного загрязнения окружающей среды.

7. Разработана математическая модель и программа расчета азотно-солевого режима с учетом основных физико-химических процессов, происходящих в почве. Показана необходимость учета взаимодействия азотной составляющей с основным ионно-солевым комплексом. Модель позволяет рассчитывать пищевой и солевой режимы почв в зависимости от исходного содержания веществ, режима орошения и вида орошаемых культур.

8. На основе изучения процесса анодного растворения металлов в водных растворах усовершенствована технология применения микроэлементов с оросительной водой. Новизна технологии состоит в создании более совершенной конструкции устройства по сравнению с существующими аналогами (патент РФ № 2071245, 1997г) и методов расчета доз микроэлементов с учетом их фонового содержания в оросительной воде. Технология позволяет максимально автоматизировать процесс, управлять дозированием с высокой точностью, задавать любые составы и соотношения микроэлементов в зависимости от потребности растительных культур, что повышает урожайность и качество продукции. Экономическая эффективность технологии при применении на орошаемых культурах зернокормового севооборота составляет порядка 1000 руб./га и может достигать 160 тыс. руб. на один комплект оборудования в год.

9. Разработана и апробирована полуэмпирическая математическая модель, описывающая перенос микроэлементов в водно-почвенных системах. Дан метод определения параметров модели на основе экспериментальных данных. Предложены методы расчета равновесных концентраций микроэлементов и идентификации их химических форм на основе построения диаграмм Пурбе. Предлагаемые методы могут применяться для прогноза поведения различных химических форм микроэлементов в водно-почвенных системах.

Библиография Диссертация по сельскому хозяйству, доктора технических наук, Николаенко, Александр Николаевич, Москва

1. Абрамов А.Ф., Ивашкин В.И. Внесение средств в химизации с поливной водой. М., 1988.-88С.

2. Аверьянов С.Ф. Борьба с засолением орошаемых земель. М.,Колос, 1978. -288 с.

3. Авторское свидетельство №1416448, 15 апреля 1988г. Абрамов А.Ф., Ивашкин В.И., Николаенко А.Н. Устройство для магнитной обработки жидкости. —4с.

4. Айдаров И.П. Орошение и предупреждение засоления почв. //Мелиорация и водное хозяйство, 1994, №3.

5. Айдаров И.П. Регулирование водно-солевого и питательного режимов орошаемых земель. М., Агропромиздат, 1985.

6. Алексашенко А.А., Голованов А.И. Применимость расчетных формул при нахождении параметров солепереноса. М., МГМИ, 1983, с. 127-140.

7. Антипов-Каратаев И.Н. Мелиорация солонцов в черноземной зонеевропейской части СССР. М„ 1960. -264 с.

8. Э.Артюшин A.M., Державин Л.М. Краткий справочник по удобрениям. М., Агропромиздат, 1984, с.48-49.

9. Базилевич Н.И., Панкова Е.И. Методические указания по учету засоленных земель. М., Почв. Ин-т им. В.В.Докучаева, 1968. -91с.

10. Барбер С.А. Биологическая доступность питательных веществ в почве. М.Агропромиздат, 1988.-376С.

11. Барон В.А. К вопросу прогноза солевого режима почвогрунтов. //Сб. Науч. Тр. ВСЕГИНГЕО,1967,вып.3, с.94 -109.

12. Барон В.А., Планин Ю.Г. Прогноз многолетнего режима минерализации поровых вод при орошении. М., Наука, 1975. -85 с.

13. Безднина С.Я. Качество воды для орошения: принципы и методы оценки. М.РОМА, 1997.-185с.

14. Беляева Н.М. Быстрый метод одновременного определения емкости поглощения и состава поглощенных катионов в солонцовых почвах. //Почвоведение, 1967, №10, с.141—144.

15. Борисов B.C., Рекс Л.М. Решение двумерной задачи влаго-солепереноса в почвогрунтах на ЭВМ. //Комплексное мелиоративное регулированиепочвенных процессов. М., МГМИ, 1978, с. 67-69.

16. БрилингИ.А. Фильтрационная проницаемость водонасыщенных глин и процессов в них. М„ МГУ,1978, вып.1, с. 118-126.

17. Вараляй Д., Райкаи К, Мироненко Е.В., Пачепский Я.А., Щербаков Р. Математическое описание основных водно-физических характеристик почв. //Почвоведение, 1982, №4. с.47-51.

18. Варунцян Э.С. Рассоление грунтовых вод на орошаемых землях. М., Колос, 1977. -175 с.

19. Веницианов Е.В., Лепихин А.П. Физико-химические основы миграции и трансформации тяжелых металлов в природных водах. Екатеринбург, 2002. -236с.

20. Веригин Н.И., Шержуков B.C. В кн.: Развитие исследований по теории фильтрации в СССР. М., 1969. с.237-313.

21. Веригин Н.Н. Методы прогноза солевого режима грунтов и грунтовых вод. М., Колос, 1979.-336 с.

22. Вернадский В.И. Избранные сочинения. М., Изд-во АН СССР, 1954.T.1. -696 с.

23. Виноградов А.П. Геохимия редких и рассеяных элементов в почвах. М., АН СССР. -278 с.

24. Гаррелс P.M., КрайстЧ.Л. Растворы, минералы, равновесия. М., Мир,1968. -235с.

25. Гедройц К.К. Избранные сочинения. Т.1. Почвенные коллойды и поглотительная способность почв. М., Сельхозиздат, 1955. 560 с.

26. Гедройц К.К. Избранные труды. М., 1975. 638 с.

27. Гельферих Ф. Иониты. М., 1962.-490 с.

28. Гидромелиоративные системы нового поколения.М., ВНИИГиМ, 1997. -109 с.

29. Глазовский Н.Ф. Современное соленакопление в аридных областях. М., Наука, 1987. 190 с.

30. Голованов А.И. Прогноз водно-солевого режима и дренажа на орошаемых землях. Автореферат диссертации. . доктора технических наук. М.( 1975. 32 с.

31. Горбунов Н.И. Минералогия и физическая химия почв. М., Наука, 1978. 293 с.

32. Горшков В.Г. Энергетика биосферы и устойчивость состояния окружающей среды. //Итоги науки и техники (ВИНИТИ). М., 1990,т.7. -338 с.

33. Грамматикати О.Г., Руднева Л.В. Комплексное регулирование водного и питательного режимов почв при орошении. В кн.: Технология орошения и программирования урожая. М., ВНИИГиМ, 1986. 237С.

34. Гроот С.Р. Термодинамика необратимых процессов. М., 1956. -276с.

35. Губер К.В. Регулирование мелиоративных режимов при многоцелевом применении дождевальной техники. Совершенствование технологии мелиорации земель. М., ВНИИГиМ, 1988, с.51-61.

36. Дворкин Л.Б. К теории конвективной диффузии солей в пористых средах. //Журнал физической химии , 1968, т.42, №4, с. 948-956.

37. Дерягин Б., Сидоренко 3., Зубащенко Е., Киселева Е. Кинетические явления в граничных пленках жидкости. Коллоидный журнал, 1947, т.9, №5, с.335-347.

38. Дерягин Б.В. Теория взаимодействия частиц в присутствии двойных электриче-ских слоев и агрегативной устойчивости лиофобных коллойдных и дисперсных систем. Изв. АН СССР, сер. хим. 1937, №5, с:1153-1165.

39. Джемпсон Д.Т. Иерархический подход к моделированию управлениея качеством воды. //Математические модели в экологии и генетике. М., Наука, 1981. -176 с.

40. Диденко А.В., Николаенко А.Н., Соколенко Э.А. Орошаемые земли как открытая термодинамическая система с диссипацией энергии. В кн.: Количественные мето-ды в мелиорации засоленных почв. Алма-Ата, «Наука» Казахской ССР, 1974, с. 126-131.

41. Добровольский Е.В., Гришина Л.А. Охрана почв. М., МГУ, 1985. 224 с.

42. Докучаев В.В. Учение о зонах природы. М., Географгиз,1948. -62 с.

43. Евкатьевский Л.В., Аржанова B.C. Баланс и трансформация тяжелых металлов в техногеосистеме. В кн.: Миграция загрязняющих веществ в почвах и сопредель-ных средах. Л., 1985. С.89.

44. Егоров В.В., Минашина Н.Г. Обоснование почвенно-мелиоративных прогнозов и классификация засоленных почв.М., Почв.инст. им.Докучаева,1976, с.29-41.

45. Здановский А.Б. Галлургия. Л., 1972. 527С.

46. Зайдельман Ф.Р. Опасность деградации черноземов при их орошении неминерализованными водами. //Сб.науч. тр. М., ВНИИГиМ, 1996, с. 31-42.

47. Зимовец Б.А. Распределение солей в зоне аэрации почв солонцовых комплексов. //Почвоведение , 1981, №1, с. 126-135.

48. Зимовец Б.А., Кауричева З.Н. Особенности регулирования солевого режима орошаемых почв сухостеплой зоны.//Почвоведение, 1984, №12.

49. Ивашкин В.И., Абрамов А.Ф., Винникова Н.В. Технология удобрительного орошения. М., Агропромиздат, 1986, с.54.

50. Использование минерализованных вод для орошения . М., 1973. 264С.

51. Ишмиярова Г.Р., Никитина И.-Е. //ЖАХ, 1990, т.45. С.766.

52. Кабата А-Пендиас, ПендиасХ. Микроэлементы в почвах и растениях. М., 1989, с.40.

53. Кавокин А.А., Николаенко А.Н. Кинетика катионного обмена в почвах. В кн: Теоретические основы процессов засоления-рассоления почв. Алма-Ата, "Наука" Казахской ССР. -296с.

54. Кавокин А.А., Николаенко А.Н. К оценке скорости ионообменной сорбции натрия и кальция в почвах. //Почвоведение, 1981, №11, с.71-75.

55. Кавокин А.А., Николаенко А.Н. О численном расчете некоторых физико-химических процессов в водонасыщенных почвогрунтах. В кн.: Генезис и мелиорация засоленных почв Казахстана. Алма-Ата, «Наука» Казахской ССР, 1979, с.11-17.

56. Кавокин А.А., Николаенко А.Н., Соколенко Э.А. Энергетическая модель процесса солепереноса. Мелиоративный показатель территории. В кн.: Количественные методы в мелиорации засоленных почв. Алма-Ата, «Наука» Казахской ССР, 1974, с. 131-136.

57. Кирейчева Л.В. Экологические принципы создания дренажных систем на орошаемых землях. Автореферат диссертации . доктора технических наук. М., ВНИИГиМ, 1993.-49с.

58. Клыков В.Е. Математическое моделирование переноса влаги и солей в слоистой толще с учетом ионного обмена и неоднородности порового пространства. -В кн. Гидравлика русловых процессов. Калинин, КГУ, 1986.

59. Клыков В.Е. Математическое моделирование и экспериментальное исследование процессов миграции водорастворимых веществ в почвах. Автореферат диссертации.доктора технических наук. М., 1989. -44с.

60. Ковда В.А. Проблемы борьбы с опустыниванием и засолением орошаемых почв. М., Колос, 1984. 301 с.

61. Ковда В.А. Человеческая деятельность и почвенный покров земли. В кн. Успехи почвоведения. М., 1986, с.З.

62. Коллинз Р.Е. Течение жидкости через пористые среды. М., Мир, 1964. 349 с.

63. Комплексное применение средств химизации с поливной водой при дождевании. М., 1988.-60с.

64. Костяков А.Н. Основы мелиорации. М., Сельсхозиздат, 1960. -622 с.

65. Крестов Г.А., Кесслер Ю.М., Абросимов В.К. Современные проблемы химии растворов. М., Наука, 1986.

66. Лебедев В.И. Ионно-атомные радиусы и их значение для геохимии и химии. Л., ЛГУ, 1969.- 160 с.

67. Легостаев В.М. К вопросу мелиорации голодной степи. Ташкент, 1957. 303с. бЭ.Мажайский Ю.А., Тобратов С.А., Дубенок Н.Н., Погожин Ю.П. Агроэкология техногенно загрязненных ландшафтов. -Смоленск, Маджента, 2003. - 384 с.

68. Математические модели в экологии и генетике. М.,Наука, 1982. -176 с.

69. Математические модели контроля загрязнения воды. М., Мир, 1981. -471 с.

70. Методические рекомендации по оценке эффективности инвестиционных проектов и их отбору для финансирования . М., Информэлектро,1994.-81С.

71. Методические рекомендации по оценке эффективности инвестиционных проектов мелиорации сельскохозяйственных земель (РД-АПК 3.00.01.003-03).М.,2002. -133с.

72. Методы прогноза солевого режима грунтов и грунтовых вод. М., Колос, 1979.-336с.

73. Минашина Н.Г. Мелиорация и использование орошаемых почв. //Доклады РАСХН, 2002, №2, с.29-31.

74. Минкин М.Б., Горбунов Н.И., Садименко П.А. Актуальные вопросы физической и коллойдной химии почв. Ростов на Д., Ростов. Университет, 1982. 277 с.

75. Моделирование процессов засоления и осолонцевания почв. /Под редакцией В.А. Ковды, И.М.Сабольч. М., Наука, 1980. 262 с.

76. Москвичев Ю.А., Соболевский B.C., Никольская Н.А., Тен Н., Екатеринина Г.И. Волокитина Н.А. Внесение микроэлементов при орошении дождеванием. //Гидротехника и мелиорация, 1981, №4, с. 15-19.

77. Най П.Х., Тинкер П.Б. Движение растворов в системе почва-растение. М., 1980. -366 с.

78. Нерпин С.В., Чудновский А.Ф. Энерго- и массообмен в системе растение -почва-воздух. Л., 1975. 358С.

79. Никаноров A.M. Гидрохимия. Л., Гидрометеоиздат,1989. 351 с.

80. Николаенко А.Н. К вопросу математического описания ионообменной сорбции в почвогрунтах. В кн.: Генезис и мелиорация засоленных почв Казахстана. Алма-Ата, «Наука» Казахской ССР, 1979, с.17-20.

81. Николаенко А.Н. Критерий мелиоративного состояния почв и грунтовых вод. //Гидротехника и мелиорация, 1979, №2, с. 13-17.

82. Николаенко А.Н. Математическая модель миграции и трансформации азотных соединений в системе почва-раствор-растение. В сб.: Современные проблемы мелиорации и пути их решения. М., ВНИИГиМ, 1999. т.П, с.134-154.

83. Николаенко А.Н. Математическая модель многокомпонентного солепереноса в почвах с учетом кинетики межфазных процессов. //Почвоведение, 1987, №5, с.128-133.

84. Николаенко А.Н. Новая технология применения микроэлементов. Апматы, 1999. -2с.

85. Николаенко А.Н. Основы регулирования солевого и пищевого режимов орошаемых почв. //Вестник РАСХН, 2002, №5, с.19-21.

86. Николаенко А.Н. Передвижение, трансформация и поглощение микроэлементов в почвах, растворах и растениях. М., Мелиоводинформ., 1997. вып. 3-4. -39с. (Деп.)

87. Николаенко А.Н. Технология управления качеством оросительной воды. М., //Вопросы мелиорации, 2000, №7-8, с. 39-45.

88. Николаенко А.Н. Тяжелые металлы в природных водоисточниках. //Мелиорация и водное хозяйство, 2002, №5, с. 37-38.

89. Николаенко А.Н. Тяжелые металлы в природных водоисточниках. В сб.: Современные проблемы мелиорации и пути их решения. М., ВНИИГиМ, 1999. т.П, с.126-133.

90. Николаенко А.Н. Тяжелые металлы и микроэлементы в природных и техногенных процессах. Апматы, "Апем", 2002. -109с.

91. Николаенко А.Н. Установка централизованного применения удобрений с оросительной водой. /Яракгоры и сельскохозяйственные машины, 2002, №11, с. 16-17.

92. Николаенко А.Н. Устройство для обогащения оросительной воды микроэлементами. //Тракторы и сельскохозяйственные машины, 2001, №2, с.25.

93. Николаенко А.Н., Кавокин А.А. Кинетика катионного обмена в почвах. В кн.: Теоретические основы процессов засоления-рассоления почв. Алма-Ата, «Наука» Казахской ССР, 1981, с.227-235.

94. Николаенко А.Н., Орлова М.А., Соколенко Э.А. К вопросу о мелиоративном районировании. Доклады Всесоюзного совещания по вопросам совершен-ствования методов оценки засоленных почв, прогнозирования и предупреждения вторичного засоления. М., 1972.-50с.

95. Николаенко А.Н., Пельцер А.С. Изучение кинетики сорбции иона кальция из раствора солонцовой почвы методом радиоактивной индикации. //Изв. ТСХА, вып. 3, 1983, с. 180-182.

96. Орлов Д.С. Химия почв. М., Из-во МГУ, 1985. 375 с.

97. Пакшина С.М., Орунов А.Ш. Количественная оценка дифференциации качественного состава солей по профилю почв. //Почвоведение, 1990, №6, с.93-101.

98. Панин П.С. Процессы солеотдачи в промываемых толщах почв. Новосибирск, Наука, 1968. 303 с.

99. Парфенова Н.И., Исаева С.Д., Зинковский В.Н., Руднева Л.В. и др. Экологическое обоснование мелиорируемых земель. М., 2001. 342с.

100. Парфенова Н.И., Решеткина Н.М. Принципы регулирования водно-солевого режи -ма орошаемых земель. //Мелиорация и водное хозяйство, 1992,№7-8,с. 13-15.

101. Патент РФ №2071245, 10 января 1997. Ивашкин В.И., Николаенко А.Н., Лысенко Б.М. Устройство для внесения микроэлементов с оросительной водой.106. Патент США №3244505107. Патент США №3647411108. Патент США №4038064

102. Патрашев А.А. Арутюнян Н.Х. Диффузия солей при одномерной фильтрации. //Изв. НИИГ, т. 30, 1941, с.147-153.

103. Пачепский Я.А. Количественные закономерности ионного обмена в почвах. //Агрохимия, 1984, №7, с. 72-80.

104. Пашкина С.М. Передвижение солей в почве. М., 1980. - 120с.

105. Перельман А.И. Геохимия природных вод. М., Наука, 1982. 151 с.

106. Перельман А.И. О новых показателях характеристики миграции химических элементов в ландшафтах. //Геохимия ландшафтов. М., Изд-во МГУ, 1975, с. 61-71.

107. Питьева К.Е. Гидрогеохимия . М.,Изд-во МГУ, 19978. 325 с.

108. Плюснин И.И., Голованов А.И. Мелиоративное почвоведение М.Колос, 1983. -318с.

109. Полубаринова Кочина П.Я., Пряженская В.Г. Математические методы в вопросах орошения. М., Наука, 1969. -414 с.

110. Полынов Б.Б. Избранные труды. М., Изд. АН СССР, 1956. 751 с.

111. Применение математических методов в почвоведении. В кн.:100 лет генетического почвоведения. М., Наука, 1986, с. 194-203.

112. Райнин В.Е. Моделирование и оптимизация развития орошения земель. Автореферат диссертации . доктора технических наук. М., ВНИИГиМ, 1989. -52с.

113. Рахимбаев Ф.М., Ибрагимов Г.А. Использование дренажных и грунтовых вод для орошения. М., Колос ,1978. 178 с.

114. Рекомендации по применению микроудобрений и их внесении с поливной водой при дождевании. М., 1985. 82с.

115. Рекс Л.М. О прогнозе засоления почв после промывок. //Почвоведение, 1969, №7, с. 37-41.

116. Рекс Л.М. Передвижение солей в почвогрунтовом слое. //Прикладная механика и техническая физика, 1967, №6, с.35-39.

117. Рекс Л.М. Системные исследования мелиоративных процессов и систем. М., Аслан, 1995. 193 с.

118. Рекс Л.М., Баранова В.Л. Расчет перераспределения солей в почвогрунтовом слое с учетом гетерогенности. М., ГФАП, П001773, 1976.

119. Решеткина Н.М. О проектировании мелиоративных режимов на орошаемых землях. В кн.: Борьба с засолением орошаемых земель. М.,Колос,1967, с.31-36.

120. Решеткина Н.М.Особенности мелиоративных режимов в основных районах орошаемого земледелия.//Труды ВНИИГиМ. М., 1985, вып. 1.

121. Роде А.А. Генезис почв и современные процессы почвообразования. М., Наука, 1984.-240 с.

122. Рошаль А.А. Методы определения миграционных параметров. М., ВИЭМС, 1980. 62 с.

123. Самарский А.А., Николаев Е.С. Методы решения сеточных уравнений. М., 1978. -457с.

124. Самохвалов С.Г., Чеботарев Н.А., Титова А.А., Целикова Н.А. Методические указания по определению подвижных форм микроэлементов в почвах. М., 1973, с. 46.

125. Система экологического контроля в действии. М., 1994, с. 51-57.

126. Скорчелетти В.В. Теоретическая электрохимия. Л., 1974. 567с.

127. Смирнов П.М., Кидин В.В., Иванников Л.А. Изв. АН СССР, сер. биолог., 1981, №3, с. 370-383.

128. Смирнов П.М., Муравин Э.А. Агрохимия, М., 1977. -240с.

129. Смирнов С.И. Происхождение солености подземных вод седиментационных бассейнов. М.Химия, 1971.-210с.

130. Соколов О.А., Черников В.А. Атлас распределения тяжелых металлов в объектах окружающей среды. Пущино, 1999. -130 с.

131. Состояние и развитие производства минеральных удобрений с микроэлементами, (составители Федюшкин Б.Ф., Овчинникова К.Н.). М., 1984. —4с.

132. Спозато Г.Л. Термодинамика почвенных растворов, Л., 1984. 240с.

133. Спозито, Гэррисон. Термодинамика почвенных растворов. Л., Гидрометеоиздат, 1975. 150с.

134. Справочник орошения. М., 1999.-432с.

135. Справочник по электрохимии (под редакцией A.M. Сухотина). Л., 1981. -486с.

136. Степанов М.Д. Микроэлементы в органическом веществе почв. Новосибирск, 1975. -150с.

137. Строганова М.А. Математическое моделирование формирование качества урожая. Л., 1986.-151с.

138. Ступин Д.Ю. Окислительно-восстановительное поведение основных элементов питания растений и его роль в плодородии почв. Л., 1987. -42с.

139. Теоретические основы процессов засоления-рассоления почв. (Под ред. Боровского Б.М., Соколенко Э.А.) Алма-Ата, «Наука» Казахской ССР, 1981.-291с.

140. Товбин М., Барам О. Кинетика растворения монокристаллов хлорида натрия. //ЖФХ, 1949, в.4, №23, с. 406-412.

141. Тооминг X. Экологические принципы максимальной продуктивности посевов. Л., 1984.-264с.

142. Устройство для внесения микроэлементов с поливной водой при дождевании. Руководство по эксплуатации. М., 1984. -47с.

143. Файбишенко Б.А. Водно-солевой режим грунтов при орошении. М., Агропромиздат,1986.-303 с.

144. Федюшкин Б.Ф., Овчинникова КН. Состояние и развитие производства минеральных удобрений с микроэлементами. Обзорная информация. М., 1984. 12с.

145. Франс Дж., Торнли Дж.Х.М. Математические модели в сельском хозяйстве. М.,1987. -400с.

146. Фрог Б.Н., Левченко А.П. Водоподготовка. М., 1996. - 678с.

147. Химическая энциклопедия. М., Большая Российская энциклопедия.т.З, 1990. -639с.

148. Химия окружающей среды. М., Химия , 1982. 672 с.

149. Чизмаджев Ю.А. Макрокинетика процессов в пористых средах. М., Наука, 1971. 363с.

150. Чумаченко И.Н., Минеева В.А., Доскоч Я.Е. Микроудобрения в США. (Аналитический обзор). //Химия в сельском хозяйстве, 1987, №3, с.71-76.

151. Чураев В.Н. Физико-химия процессов массопереноса в пористых телах. М., Химия, 1990.-272 с.

152. Шестаков В.М. К теории фильтрации растворов в грунте. В кн.: Вопросы формирования химического состава подземных вод. М., Недра, 1963.

153. Шлугер М.А., Ажогин Ф.Ф., Ефимов Е.А. Коррозия и защита металлов. М., 1981. -215с.

154. Шпилько А.В.,.Методика определения экономической эффективности технологий и сельскохозяственной техники.М.Минсельхозпрод РФ,1998.-220с.; ч2,1996.-252с.

155. Шульгин Д.Ф., Клыков В.Е. Численное решение на ЭВМ задачи солевого прогноза с учетом катионного обмена. //Сб. науч. Тр., Средазгипроводхлопок, 1976, вып.7,с. 66-73.

156. Andrew-Jones. Mineral. Ind. Bull., 11:1 (1968), P.137-142.

157. Asghar M., Balasubramanianv., Kanehiro Y.-Adrochimica, 1979,v.23, №5-6, P.427—435.

158. Augustyn D., Urbamak H. Retention of cations of humic acids from Polish Brown coal and some properties of metal-humic compaunds. In: 7-th Int. Synp. Humus and Planta, Brno, Chechoslovakia, August, 20, 1979.

159. Barber S.A., Walker J.M., Vasly E.M. 1962. Principles of Ion Movement Throught the soil to the Plant Root. Proc. Of Intern. Soil. Conf., New Zealand, 121-124.

160. Bloom P.R., McBride M.B. Metal ions billding and exchange with hydrogen ions in acid-washed peat. Soil Sci. Am. J., 43, 687, 1979.

161. Bolt G.H., Bruggenwert M.G.M., Eds. Soil Chemistry. A Basic Elements, Elsevier, Amsterdam, 1976, 281.

162. Brenner H. The Diffution Model Longitudinal Mixing in Beds of Finite Length. Nu-merical Values. Chem. Fugng. Sci., 1962, V.17, P.229-243.

163. Briimmer G.W. Heavy Metals, species, Mobility and Avalability in Soils. In: The importance of Chemical Speciation in Environmental Processes. Konferenzen, Springer-verlag, Berlin, Heidelberg, 1986, 169.

164. Cox F.R. Kamprath. 1972. Micronutrient soil tests. In: J.J. Hortvedf, P.M. giorgano, W.L. Lindsay, Eds. Micronutrients in Agriculture. Soil Sci. Soc. Of Am. Madison, Wis. Pp. 289-318.

165. Csats K.O., Smith B.D. Dead-End Pore Volume and Dispersion in Porous Media. -Soc. Of Petrol. End, 1964, V.4, 1, P.33-38.

166. Davies B.E., Ed Applied soil Trace Elements, John Wilay and Sons, New-York, 1980, 482.

167. Grunland D.S., Watanale I. In: Unither Soil Res. 10 Int. Congr. Soils Sci., New Dehly, 8-16 Febr., 1982, Pauel Discus Pap., 1982, P.123-137.

168. Hodgson J.F., Glering H.R., Norvell W.A. Micronutrients Cation Complexes in Soil Solutions. Soil Sci. Soc. Am. Proc., I, 29, 665, 1965; II, 30, 723.

169. Holding A.S. Plant and Soil, 1982, V.67, №1-3,P.81-90.

170. Intern. Symp. On Salt Affacted Soils. Indice, 1980, P.74-78.

171. Kanwar R.S., Baner J.L., Jonson H.P., Kirkham D. Soil Sci. Soc. Amer. J., 1980, V.44, №5, P.898-902.

172. Kitagishi K., Yamane I., Eds. Havy metal polution in Soils of Japan. Japan Science Society Press, Tokyo, 1981, 302.

173. Lag J., Steinnes E. Regional distribution of mercury in humus lagers of Norwegian forest soils. Acta Agric. Scand. 28, 393, 1978 B.

174. Latkovich J., Konenkov D.A., Lavrova J.A. В сб.: Результаты, полученные научно-исследовательскими учреждениями стран членов СЭВ, сотрудничающих в рам-ках координационного центра минеральных удобрений. Берлин, 1978, 136С.

175. Liebscher К., Smith Н. Arch. Environ. Hith., 17: 881 (1968).

176. Lindsay N.L. Chemical Equilibria in Soils. N.Y.J., Wiley and Sons, 1980, 449P.

177. Lindsay N.L., Sodig M., Pater L.K. Soil Sci. Soc. Am.J., 1981, V.45, №1, P.61-66.

178. Lindsay W.L. Chemical Equilibriain Soils. Wilay-lntersience, New-York, 1979, 449.

179. Murrmann R.P., Peach M. Effect of pH on labile and soluble phosphate in soil. Soil Sci. Amer. Proc., 1969, 33, 205-210.

180. Negative and Positive Adsorption of Chlorid by Koolinite. Neture, 1960, V.188, №4746.

181. Nikolaenko A.N. Mathematical Model of Multy-lon-Salt migration in soils and Pore Solutions. Abstracts jocernal of Conferenct V.M. Goldschmidt. Heidelberg, Germany, 1996, P.434.

182. Nikolaenko A.N. Mathematical Model of phisical-chemical Interaction in Water-Ground System. Abstracts jocernal of Conferenct V.M. Goldschmidt. Strasburg, France, 1997,P.315.

183. Ovcharenko F.D., Gordienko S.A., Glushchenko T.F., Gavrish I.N. Methods and Rezalts of Complex Formation of Humic Acids from Peat. In; Trans 6-th Int, Symp. Humus Planta/ Praha, 1975, 137.

184. Pachepsky Y.A. The mathematical models for simulation of physical and chemical phenomena in soils, Moscow, "Nauka, 1980.

185. Pereira L.S., Van den Broek B.J., Kabat P. And Allen R.G. Crop-Water-Simulation Models in Prectice. Selected papers of the 2-nd Workshop on Crop-Water-Models organized by the ICID Workin Group. WAGENINGEN Pres, Wageningen. The Nether-lands, 1995.

186. Reisenauer H.M. 1964. Mineral nutrients in soil solution. In: P.L. Altman and D.S. Dittmer, Eds. Environmental Biology. Fed. Am. Soc. Exp. Biol. Bethesda, Md. Pp. 507-508.

187. Richards L.A. Diagnosis and Improvement of So line and Alkali Soils. Agricalture Handbook №60, USDA, 1954.

188. Sholkovitz E.R., Copland D. The coagulation, solubility and adsorption properties of Fe, Mn, Cu, Ni, Cd, Co and humic acids in a river water. Geochim. Cosmochim. Acta, 45, 181, 1981.

189. Silverberg J., Young B.D., Hoffmeister G. Preparation of fertilizers containing micro-nutrients. Micronutrients in agriculture. Madison, Viskonsin, USA, P.431-458.

190. Smits J., Van Grieken R. Anal. Chem. Acta. 1981, V. 123, P.9.

191. Sparks D.L. Kinetics of reactions in pure and mixed systems. In: Soil Physical Chemistry, Sparks D.L., Ed. CRC Press, Boca Raton, FL, 1986, 83.

192. Sposito G., Leclaize J.P. Le Veaques, Senesi N. Methodologies to Predict the Mobility and Availability of Hazardos Metals in Sludge-amended Soils, University of California, Davis, 1984, 94.

193. Sposito G. Thermodynamics of the soil solution, In: Soil Physical chemistry, Sparks D.L., Ed. CRC Press, Boca Raton, FL, 1986, 147.

194. Szabolch I., Darab K. Salt Balanse and Salt. Trans. 9-th Int. Confr. Of Soil Sci VI, Adelaide, Australia, 1955.

195. Takamatsy I., Yoshida T. Determination of stability constant of metal-humic complexes by potentiometric titration and ion-selectivelectrode. Soil Sci, 125, 377, 1978.

196. Tessier A., Campbell P.G.O., Bisson M., Sequential axtraction procedure for the speciation of particulate trace metals, analutical chem., 51, 844, 1979.

197. Timperley M.H., Brooks R.R., Peterson P.J. J. Appl. Ecol., 7: 4129 (1970), P.429-439.

198. Tyagi N.K., Kamra S.K., Minhas P.S., Singh N.T.(Eds), 1993. Sustainable Irrigation in Saline Environment, National Workshop on Sustainable Irrigation, Karnal, Feb. 17-19, 1993.

199. Vermeulen T. Advan. Chem. Eng., 158, 2, 147.

200. Wicke E. Empirische und theoretisch unter suchungen der Sorptions Gesch Wind Keit Von Gasen an Porosen Stoffen. 2. Kolloid-Zeitschriff, 13a, Bd86, Hft3, S.295-313.

201. Wilcox L.V. Determination of the Quality of Irrigation Water. Agric. Inform. Publ. (USDA Wash.) №197. 1958. P.47-57.

202. Yegin Amberger. A Cjntribution of Fertilize and Minures to the N and P Load of Water. Final Rep. Supmittad Forshungs Gemein Schatt. Jan., 123 P., 1974.

Информация о работе

Николаенко, Александр Николаевич
доктора технических наук
Москва, 2005
ВАК 06.01.02

Диссертация

Модели, методы и технические средства регулирования солевого и пищевого режимов почв при орошении - тема диссертации по сельскому хозяйству, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы