Основные элементы водно-солевого и температурного режимов южных черноземов в связи с орошением

Сенновская, Татьяна Владимировна

Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему
Основные элементы водно-солевого и температурного режимов южных черноземов в связи с орошением
ВАК РФ 06.01.14, Агрофизика

Автореферат диссертации по теме "Основные элементы водно-солевого и температурного режимов южных черноземов в связи с орошением"

На правах рукописи

СЕННОВСКАЯ Татьяна Владимировна

ргб од

- 7 ФЕЗ 2000

ОСНОВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ ВОДНО-СОЛЕВОГО И ТЕМПЕРАТУРНОГО РЕЖИМОВ ЮЖНЫХ ЧЕРНОЗЕМОВ В СВЯЗИ С ОРОШЕНИЕМ (НА ПРИМЕРЕ ^ТАТАРБУНАРСКОЙ • ОРОСИТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ)

Специальность: 06.01.14 - агрофизика

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Москва 2000

Работа выполнена в Отделе природно-мелиоративных исследований Всероссийского научно-исследовательского института гидротехники и мелиорации им. А.Н. Костикова

Научный руководитель: доктор геолого-минералогических наук,

профессор, заслуженный ирригатор Узбекистана Решеткина Н.М.

Официальные оппоненты: доктор сельскохозяйственных наук,

профессор Зайдельман Ф.Р. кандидат биологических наук Зборищук Н.Г.

Ведущая организация: Почвенный институт им В.В. Докучаева

РАСХН

Защита состоится " И9 " срг£ра.Л4_2000 г. в -/л" ~ часов

на заседании диссертационного совета К 053.05.16 в Московском Государственном Университете по адресу: 119899, ГСП, Москва, Воробьевы горы, факультет почвоведения МГУ, аудитория М-2.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке факультета почвоведения МГУ.

Автореферат разослан "_"_ & ООО г.

Ученый секретарь,

доктор биологических наук Г.В. Мотузова

/7/^0

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Опыт орошения южных черноземов во многих случаях свидетельствует о негативных экологических последствиях. Практикуемые режимы, техника и технология орошения черноземов недостаточно учитывают почвенные и климатические особенности: значительные колебания естественного многолетнего режима увлажнения; взаимодействие сельскохозяйственных культур с почвой; динамику УГВ, конкретные гидрогеологические условия, детали литологического строения зоны аэрации, а также качество и количество поливной воды при орошении, оказывающей влияние на ход почвенных процессов. Это становится причиной негативных процессов в почве: засоления (при подъеме УГВ); осолонцевания и слитизации (часто от плохого качества поливной воды); подщелачивания поверхностного слоя при поливах в жаркое время суток, что приводит к корневым ожогам растений (от повышения рН порового раствора); выщелачивания (вследствие переполивов).

В зональном ряду черноземов маломощные южные черноземы являются наиболее "ранимыми" при использовании в земледелии, особенно в орошаемом. Они обладают небольшим запасом гумуса и низкой буферностью.

В качестве объекта изучения выбран Татарбунарский орошаемый массив Одесской области, находящийся в сложных эколого-мелиоративных и климатических условиях, поскольку расположен в Причерноморской зоне геохимического стока с мягким климатом, благодаря чему ход почвенных процессов не прекращается зимой. Представляется важным определить почвенные критерии для регулирования мелиоративного режима при орошении для сохранения экологической безопасности при его применении с учетом природных ритмов климатических факторов и особенностей гидрогеохимических условий региона.

Цель работы. Изучение основных элементов водно-солевого и теплового режимов южных черноземов в связи с орошением (на примере Татарбунарской оросительной системы).

Задачи исследований:

- провести анализ влияния орошения в различных почвенных провинциях для выявления негативных изменений хода почвенных процессов (осолонцевания, засоления, выщелачивания и др.);

- обосновать расчетный слой увлажнения южных черноземов под озимой пшеницей в конкретных условиях объекта полевых исследований;

- установить допустимые пределы изменения запасов влаги в период вегетации озимой пшеницы практически исключающие глубинный сброс оросительной воды;

- выявить сезонные закономерности динамики суммарного испарения и конденсации водяных паров в расчетном слое почвы;

- установить зависимость высоты капиллярной каймы от УГВ и влияние высоты на динамику влажности расчетного слоя;

- установить сезонную динамику солевого состава порового раствора зоны аэрации;

- обосновать экологически допустимые изменения влажности почв и дать методику расчета экологически безопасных режимов орошения озимой пшеницы как дотации к осадкам конкретного года.

Научная новизна работы.

1. Определена величина конденсационной влаги в зоне аэрации южного чернозема (под озимой пшеницей), которая до сих пор не учитывалась в расчетах водного баланса исследуемых почв и показана ее роль в определенных условиях. Согласно расчетам доля конденсации от суммарного испарения (в зависимости от применяемого метода определения суммарного испарения) при влажности 0,65-0,83 НВ составляет за апрель-май 7-10%; первую декаду июня 15-20%; вторую декаду июня 30-35%.

2. Уточнены почвенно-мелиоративные параметры и их допустимые значения для южных черноземов Одесской области, а именно; верхний предел влажности расчетного слоя почвы (0-75 см), который соответствует 0,8 НВ (для слоя 0-12 см эта величина составляет 0,7 НВ, для слоя 12-32 см 0,85 НВ, а для слоя 32-75 см 0,8 НВ), влагообмен между почвой и грунтовыми водами, пределы регулирования солевого состава порового раствора, пределы регулирования УГВ, пределы регулирования основных мелиоративных показателей ППК.

3. Разработана методика расчетов экологически безопасных режимов орошения как дотации к естественным осадкам с учетом их реальной обеспеченности и природных ритмов.

Практическая ценность работы. Анализ динамики элементов водного режима и разработанные методические подходы к установлению пределов регулирования влажности корнеобитаемого слоя (на примере озимой пшеницы) позволили обосновать экологически допустимые изменения влажности профиля южных черноземов и рассчитать экономные режимы орошения. Методические подходы применимы и для других сельскохозяйственных культур.

Основные защищаемые положения.

1. Методика определения допустимых значений наиболее важных почвенно-мелиоративных параметров для регулирования водного и солевого режима южных черноземов. Роль конденсации в водном режиме почв и водопотреблении растений.

2. Закономерности природных ритмов температуры и осадков, значение последних для прогноза режимов орошения на длительные сроки.

3. Методика расчета экологически обоснованных режимов орошения (на примере озимой пшеницы), определяемых как дотация к естественным осадкам конкретного года и ее сравнительная оценка с методикой, применяемой на практике.

Апробация работы. Основные положения и материалы диссертационной работы докладывались и обсуждались на секциях Ученого Совета ВНИИГиМ в 1994-1998гг и освещены в пяти опубликованных работах и в пяти отчетах по теме 04.03.01 РАСХН за 1994-1995гг "Экологические ограничения по регулированию водно-солевого режима орошаемых южных черноземов" и теме 1.03 РАСХН за 1996-1998гг "Разработать экологическое обоснование по водообеспечению основных сельскохозяйственных культур для южных черноземов с учетом климатических факторов".

Объем работы. Диссертация изложена на 141 листе машинописного текста, включает 41 рисунк, 82 таблицы, 35 приложений; и состоит из введения, 5-ти глав, выводов и предложений производству, списка использованной литературы, насчитывающего 137 наименований работ и выполнена по

результатам исследовательских работ, проведенных лично автором на стационарных участках юга Украины с 1989 по 1992г.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Глава 1. Природные особенности формирования южных черноземов и влияние орошения.

В первой главе изложена история исследований черноземных почв. Проанализированы работы В.В. Докучаева, В.И. Вернадского, Л.С. Берга, В.А. Ковды и многих других. Южные черноземы, которым посвящена основная часть работы, относятся к группе черноземов с ослабленным гумусонакоплением (содержание гумуса 3-5%).

Почвообразование южных черноземов происходит на лессах и лессовидных породах, бурых тяжелых суглинках, сыртовых суглинках, известняках, аллювии. Главными почвообразовательными процессами являются дерновый процесс и процесс миграции карбонатов.

Развитие почвообразовательных процессов зависит от климатических факторов. Существенное влияние оказывают различия в температуре января месяца, которые изменяются от -2 - +3°С в Придунайской провинции до -14 - -15°С в Северо-Казахстанской. Степень промерзания изменяется от 0,3 м до 2,5-3,0 м соответственно. Средняя температура июля для зоны южных черноземов от 20 до 24°С. Среднее количество осадков составляет около 350450 мм в год.

Глубина залегания УГВ изменяется от 1,5 до 30 м. Минерализация вод в верхней 10 м толще колеблется от 1 до 12 г/л. Тип засоления грунтовых вод в основном хлоридно-сульфатный и сульфатный. УГВ, по данным A.A. Коломийцева и др. (1976), имеет колебания с периодичностью 3-8 лет и 8-16 лет.

Изучая формирование водного режима южных черноземов в естественных условиях А.Ф. Лебедев (1928; 1936), A.A. Измаильский (1937), Г.Н. Высоцкий (1937) установили, что существенное влияние на него оказывают процессы внутрипочвенного движения влаги под действием капиллярного и гравитационного давления, разности температуры почвы и упругости водяных паров.

По-разному сказывается орошение на черноземы разных фациальных подтипов и нередко наблюдаются процессы деградации этих почв.

Для юга Украины характерны три типа водно-солевого режима в зависимости от глубины залегания грунтовых вод. 1) При глубине 1,5-2,0 м соли подтягиваются к корнеобитаемому слою и засоляют его. 2) При глубине 2,5-5,0 м (80% орошаемых территорий) соли, накопившиеся в засушливый период, промываются во время зимних оттепелей, засоление верхних горизонтов проявляется в отдельные периоды времени. За 10-25 лет орошения почв данного типа количество солей возросло от 0,03 -0,14% до 0,05-0,20%. 3) При глубине более 5 м солевой баланс смещается в сторону выщелачивания солей из почвы. Почти на всех орошаемых массивах имеются признаки вторичного засоления и выщелачивания, которое особенно сильно отмечается на возвышенных участках Татарбунарского массива (P.A. Баер, 1973).

В связи со сложными эколого-мелиоративными условиями в Придунайской провинции проявляются почти все деградационные процессы, характерные при

орошении южных черноземов. Поэтому для детальных полевых исследований нами был выбран Татарбунарский массив, как пример наиболее длительного и относительно благополучного орошения.

Глава 2. Татарбунарский массив, природные условия и проблемы, возникшие при орошении. Методика исследования

В главе раскрываются природные особенности Татарбунарского массива. Массив расположен в пределах Причерноморской низменности в низовьях реки Дунай. Абсолютные отметки поверхности падают к реке, изменяясь от 60-65 м до 1-2 м. Площадь массива 200 тыс. га.

Климат умеренно-континентальный. Почва кратковременно промерзает до глубины 40 см. Число оттепелей в зимнее время в среднем за три месяца бывает от 60 до 67 дней, являясь причиной питания грунтовых вод. Норма осадков составляет 455 мм в год, в том числе в вегетационный период 270 мм.

В лессовидных породах распространены воды первого от поверхности водоносного горизонта. Понтический горизонт, представленный известняками серого и желтого цвета, является вторым водоносным горизонтом. Его воды напорные, относятся к сульфатно-хлоридно-натриевому типу с минерализацией от 3 до 17 г/л. Среди почвенного покрова преобладают южные черноземы (80% территории). Гумусный горизонт этих почв составляет 50-53 см, с содержанием гумуса от 2,3% до 3,9%. Под гумусовым горизонтом залегают карбонаты (в пределах профиля от 2 до 9%).

Строительство Татарбунарской оросительной системы началось по проекту Укрюжгипроводхоза в 1962г. и было завершено в 1975 году. Площадь сельхозугодий составила 72 тыс. га, из них орошаемых 32 тыс. га. Источником орошения массива является Килийское гирло р. Дунай. Вода по самотечному каналу "Дунайский" поступает к головной насосной станции и машинным путем, через систему насосных станций и каскада водохранилищ, подается на орошаемые земли. Первая очередь оросительной системы, охватывающей площадь 714 га, была сдана в эксплуатацию в 1964г. На ней расположены исследуемые стационарные участки, орошаемые из канала "Дунайский". Качество воды в реке Дунай хорошее, с минерализацией 0,2-0,4 г/л, преобладающие ионы - НС03' и Са2*. Зимой в канале "Дунайский" минерализация воды возрастает до 1,8 г/л, за счет водообмена с плавнями и лиманами, примыкающими к подводящему каналу. Снижение минерализации воды в канале до проектных величин 0,7 г/л достигается в начале поливного периода, когда осуществляется прокачка на сброс. Основная площадь засоленных земель приурочена к южной части Татарбунарского оросительного массива.

УГВ на юге Татарбунарского орошаемого массива поднялся за период с 1967 по 1988г в среднем на 1-2 м, произошло опреснение вод. С 1988г по 1992г наблюдалась стабилизация режима грунтовых вод. В феврале месяце колебания УГВ имели амплитуду 0,1-0,5 м, что обусловлено естественным ходом годового увлажнения территории осадками. Минерализация грунтовых вод в зависимости от мезорельефа с севера на юг за 1984-1988гг показывает изменение состава присутствующих ионов. Грунтовые воды северной части юга Татарбунарского орошаемого массива (УГВ 4,5-5 м) имеют минерализацию от 0,5 до 1,4 г/л содово-хлоридно-натриево-магниевого состава (Са2+ -ион от 1 до 15% от суммы катионов). В центральной ее части при УГВ 4,5-5 м

минерализация повышается от 4,5 до 7,7 г/л, а при УГВ 2,2-2,8 м грунтовые воды опресняются до 2,9-5,0 г/л и имеют хлоридно-сульфатно-натриевый состав при наличии магния. На юге вблизи Стенцовских плавней и Карячковского лимана при УГВ 2,0-2,5 м сумма солей достигает 26,8 г/л, при хлоридно-натриевом составе.

Татарбунарская оросительная система с самого начала была запроектирована с очень экономным гидромодулем - 0,37 л/сек/га. Открытые каналы были облицованы плиткой или бетоном при закрытых трубопроводах, инфильтрационные потери воды из сети по сравнению с другими системами были значительно снижены, но региональное повышение УГВ со строительством оросительной системы и водохранилищ все же произошло. Это вызвало частичное засоление земель, особенно в пониженных участках. На повышенных площадях орошение пресной водой (0,3-0,7 г/л) привело к выщелачиванию. Выбранное хозяйство - кл-з им. И.В. Мичурина - имеет равнинную местность, УГВ от 1,5 до 5,0 м, с преобладанием южных черноземов, отличается относительно хорошей агрокультурой земледелия, с соблюдением севооборотов, экономными режимами орошения, ежегодным внесением органических удобрений и отвальной обработкой почвы. Это послужило поводом для принятия его в качестве объекта детальных стационарных исследований.

Методика исследований динамики элементов водного баланса и солей порового раствора исследуемых почв включает экспериментальные натурные наблюдения за период с 1989-1992гг. В соответствии с особенностями строения профиля зоны аэрации были выделены следующие горизонты: 0-12, 12-32, 32-75, 75-117, 117-186, 186-253 см, по которым составлялись балансы влаги, позволяющие проследить движение влаги в зависимости от начальной влажности каждого расчетного слоя, суммарного испарения, осадков и поливных норм, уровня капиллярной каймы. Схема оснащения поливных площадок представлена на рис. 1а,б.

Влажность начальная и конечная за расчетный период определялась тензиометрическим методом с тарировкой термостатно-весовым методом. Тензиометры имели следующие глубины заложения в верхней части пористого зонда: 0, 12, 32, 75, 117, 186, 253 см (зонд - 7 см).

Осадки измерялись с помощью осадкомеров, а испарение методом турбулентной диффузии по А.Р. Константинову (1971).

Для измерения уровня грунтовых вод на глубину 3-5 м была установлена перфорированная снизу на 0,6 м пластмассовая трубка внутренним диаметром 1,8 см. Замеры проводились с помощью медной трубки диаметром 0,2 см, обмотанной плотной шерстяной нитью. Высота смачивания обмотки не меняется в течение 25-30 с, что достаточно для замера. Влияние УГВ на влажность почвы рассчитывалось линейным способом по эпюрам влажности при разных УГВ (влажность определялась весовым методом).

Расчет внутрипочвенной конденсации выполнялся по аналитическому выражению А.Ф. Чудновского (1977). Исходными данными служили сезонные полевые измерения температуры выделенных горизонтов и атмосферного давления. Измерение температуры верхних двух горизонтов проводилось термометрами Савинова, глубже - термометром стеклянным жидкостным с небольшой емкостью, заполненной водой на конце, показания которого сохраняются в течение 10 с за счет более низкой скорости нагрева воды по сравнению с воздухом.

Уравнения солевого баланса^

4 5 ~ ЯОс* 50рос.вода+

(для поверхностных $ос.£ор. вод);

Установка для наблюдений за водно-солевым режимом почв:

1)ртутный манометр,21гермометр, 3>воэдухоуловитвли,4|текзиомвтрк, 5)про<3оотворники

Уравнения водного баланса:

д V =0с-И+П+0-Вп+0рос.вода (для поверхностных вод);

д5=5ос+ пор.р тБппк т 5<> т5крис. (для почвенных вод);

•и

ЗрасЛ,,.

о гш 6 " ~ кркс.

Ос И Орос.вода

"5°

Тр

лч

У= Вп-И ± ^

(для почвенных вод);_

(для грунтовых

йу= г <|+п-о±р

(для грунтовых вод)

Рис, 1а. Схема для определения параметров водного и солевого баланса для почвенных вод и солей: Ос : осадки, Орос. вода - оросительная вода, И -испарение, д - вертикальный водообмен между почвой и подземными водами, Р - водообмен с глубинными водами, 0,П и О.П - приток и отток поверхностных и грунтовых вод соответственно, Вп - количество впитавшейся воды, Б - сумма солей и \Л/ - количество воды в вышеперечисленных составных частях водного баланса.

Рис. 16. Схема оснащения поливных площадок наблюдения за водно-солевым режимом почв.

Для рассмотрения движения влаги по горизонтам в зависимости от погодных условий года, расчета инфильтрации и режимов орошения за весь период исследований использовался балансовый метод для каждого слоя.

Расчетная формула водного баланса для 1 слоя в мм: ± q1 = Ос - Исп - (+ Л\Л/1); для 2 слоя: ± = (± яО - (± Д\Л/2); для п слоя: ± = (± я„.,) - (± Шп)\ где ±q - среднесуточный поток влаги через нижнюю границу 1, 2..п слоя; ±Д\Л/ - среднесуточное изменение влажности слоя 1, 2..п; Ос - сумма осадков и поливов; Исп - суммарное испарение.

Для отбора проб поровых растворов указанных горизонтов на содержание солей (зонд - 12 см), нами был применен метод вакуумных вытяжек, основанный на извлечении движущегося раствора

Измеритель уровня грунтовых вод

Установка для наблюдения за водно-солевым режимом почв

из грунтов через пористые мембраны (зонды), в которых задается разрежение. В последующем выполнялся химический анализ растворов.

При исследовании динамики изменения содержания гумуса в почвах использовались данные, полученные методом Тюрина без катализатора Ag2S04 (Е.В. Аринушкина, 1970) и методом Тюрина в модификации Никитина (Б.А. Никитин, 1972). Состав ППК определялся методом Пфеффера в модификации Молодцова и Игнатовой, наиболее применимого для карбонатных почв (В.И. Бобченко и др., 1985).

Глава 3. Полевые и лабораторные исследования закономерностей

формирования водного и солевого режимов зоны аэрации южных

черноземов.

Полевые наблюдения за динамикой водного и солевого режима южных черноземов проводились в характерные периоды года на орошаемом черноземе под пшеницей (УГВ 2,5-3,0 м) и на богаре под яровым ячменем (УГВ 4,5-5,0 м). При балансовых расчетах параметров водного режима в мелиоративной практике используются такие важные почвенные характеристики как наименьшая влагоемкость (НВ), значения которой определялись методом заливки площадки (Укрюжгипроводхоз, 1988) и высота капиллярной каймы (ВКК). По натурным исследованиям данных характеристик на высоких монолитах (от 1 до 5 м) суглинистых грунтов Дзекуновым и Файбишенко (1987) показано, что ВКК линейно зависит от УГВ: BKK=ct+Z УГВ. Собственные натурные исследования южных черноземов Одесской области и материалы изысканий Укрюжгилроводхоза по основным показателям водно-физических свойств почвогрунтов зоны аэрации позволили найти значения ВКК в зависимости от изменения УГВ от 1,1 м до 4,9 м. Эта зависимость в виде формулы имеет вид: ВКК=0,67+0,3 УГВ. Капиллярная кайма при УГВ 2,5 м по формуле соответствует 1,1 м. На этом уровне влажность зоны аэрации приближается к значениям НВ с разностью в верхней границе 2%, а вблизи УГВ 0,5% и соответствует ППВ. Линейный расчет влияния УГВ на влажность почвенных горизонтов по эпюрам влажности при колебаниях УГВ от 2,4 до 2,7 м показывает, что изменение влажности слоя 0-75 см при поднятии или опускании УГВ на 1 см составляет 1,1-1,2 мм, от 2,7 до 3,0 м - 0,5-0,3 мм, от 3,0 до 4,4 мм - около 0,1 мм (рис. 2).

Полевые наблюдения за климатическими параметрами за период с 1990 по 1992г позволили рассчитать суммарное испарение по методу А.Р. Константинова. Было выявлено, что в период вегетации озимой пшеницы (1990-1991 гг) величины суммарного испарения в фазах кущения и выхода в трубку при влажности слоя 0-32 см 0,8-0,84 НВ имели пониженные значения 0,6-1,2 мм/сут из-за сухой осени и необычно прохладной и дождливой погоды весной. В период колошения и цветения суммарное испарение составило от 3,7 до 2,3 мм/сут при влажности от 0,9 до 0,7 НВ. Величины суммарного испарения в невегетационный период незначительны, осенью, при влажности 0,7-0,8 НВ (слой 0-32 см) и температуре +8°С соответствуют 1,1-0,7 мм/сут, а зимой, при температуре -2-+5°С - от -0,1 до +0,4 мм/сут. Это является причиной того, что почти все осадки данного периода года идут на увлажнение корнеобитаемого слоя или внутреннее просачивание.

Рис. 2. Изменение влажности в слое 0-75 см при поднятии уровня грунтовых вод от 4,4 м до 2,4 м.

Полученные А.Р. Константиновым с соавторами (1961) универсальные

зависимости при обширных исследованиях по

суммарному испарению

степей и других зон и собственные исследования позволили найти зависимость суммарного испарения под озимой пшеницей от влажности и температуры для южных черноземов Одесской области.

В невегетационный период зависимость найдена на основании собственных наблюдений. Наибольших значений суммарное испарение достигает в фазу выхода в трубку и цветения пшеницы. При температуре +15-+20°С и влажности от 0,55 до 0,85 НВ оно составляет от 2,0 до 3,2 мм/сут. В фазы колошения, молочной и восковой спелости при тех же температурах и влажности суммарное испарение изменяется от 1,3 до 3,0 мм/сут; в фазу кущения при температуре +8-+10°С от 1 до 2 мм/сут; в фазу всходов и третьего листа при температуре +10-+15°С от 0,3 до 0,9 мм/сут. В невегетационный период с декабря по март от 0,2 до 0,7 мм/сут, с сентября по ноябрь от 0,3 до 1,8 мм/сут.

Водный режим почв. Стационарные исследования значений параметров водного режима исследуемых почв проводились в годы различной обеспеченности естественными осадками. Обеспеченность осадками поливного периода (апрель-сентябрь) в 1990г составила 79,2% (175 мм), 1991 г - 20,8% (291 мм), а в 1992г - 93,8% (110 мм). При норме по осадкам в 270 мм орошения в 1991 году не потребовалось.

Особенность движения почвенной влаги орошаемых южных черноземов (УГВ 2,5-3,0 м) заключается в противоположном направлении нисходящего потока, формирующегося обильными весенне-летними осадками, исключившими искусственный полив (с апреля по июнь 1991 г - 187 мм, что составляет 13,5% обеспеченности) и восходящего потока влаги при естественном подъеме УГВ. Зона увлажнения осадками соответствует 1,2-1,3 м.

В результате анализа динамики почвенной влаги орошаемых южных черноземов было выяснено, что при суммарном испарении 2,5 мм/сут в фазы кущения и цветения озимой пшеницы из корнеобитаемого слоя 0-12 см глубинное просачивание практически полностью прекращается при влажности, равной 0,7 НВ (25,2 мм), а слоя 12-32 см - 0,85 НВ (59,2 мм). Суммарная

влажность всего слоя 0-32 см без глубинного просачивания составляет 0,8 НВ. Из слоя 0-75 см просачивание влаги в нижние слои практически прекращается при влажности 0,80-0,79 НВ (185,5-180.0 мм), что является верхним пределом регулирования влажности корнеобитаемого слоя. Нижний предел 0,65 НВ принят по литературным источникам.

Для определения деталей динамики водного режима южных черноземов в неполивной период проведены исследования водного баланса в сухой период 1991г (X-XII месяцы), с обеспеченностью 83% (43 мм) осадков, которому предшествовал влажный весенне-летний (IV-IX месяцы) с обеспеченностью осадками 21% (291 мм) и сухой период 1992г. (с I по III месяц) с обеспеченностью осадками 83% (43 мм).

Влажный весенне-летний период и близкое залегание УГВ (2,5-3,0 м) послужило причиной довольно высокой начальной влажности почвы осенью по всей зоне аэрации в слое 0-32 см 0,75 НВ; в слое 32-186 см 0,9 НВ; в слое 186253 см около 0,97 НВ. В конце зимнего периода 1991-1992гг. влажность слоя 075 см составила 0,9 НВ при нисходящем потоке влаги по всему профилю за счет талой воды.

На богаре, при практическом отсутствии влияния капиллярной каймы (УГВ 4,5-5,0 м) на влажность почвенного профиля (0-253 см), режим ее определялся исключительно осадками и испарением. Установлено, что при суммарном испарении 2,5-3,0 мм/сут на поле под ячменем глубинное просачивание из слоя 0-75 см прекращается при суммарной влажности 0,75 НВ (153,7 мм). В осенний период на богаре слой 0-75 см имел влажность менее ВЗ, а зимой 1991-1992гг. в пределах от ВЗ до ВРК.

Конденсация почвенной влаги. Годичная динамика средней температуры и максимальных значений конденсации при этой температуре представлена на рис. 3. Как видно из рисунка, величины конденсации имеют периоды максимальных и минимальных значений. Первый период значительных величин конденсации (0,9 мм/сут) в слое 0-75 см соответствует времени с первой по вторую декаду августа. Это связано с разницей в скоростях нагрева слоев 0-12 и 12-75 см, которая определяет значительный градиент межслойной температуры. Второй период резкого подъема конденсации (до 0,8 мм/сут) слоя 0-75 см имеет место со второй по третью декаду октября, когда начинается довольно резкое охлаждение верхнего (0-12 см) слоя; при этом нижний 32-75 см слой, медленнее охлаждаясь, продолжает сохранять повышенную температуру. Третий период незначительного подъема конденсации (до 0,26 мм/сут) наблюдается в январе при существенном падении температуры верхнего 0-12 см слоя.

Пониженные значения конденсации в слое 0-75 см имеют место в периоды незначительной разницы температуры между слоями 0-12 и 32-75 см: в поливной период с третьей декады августа по первую декаду октября (0,50,65 мм/сут), когда по мере похолодания температура верхнего почвенного слоя 0-12 см становится близкой к температуре слоя 32-75 см, а в неполивной период (с февраля по май) - 0,16-0,2 мм/сут.

Конденсация в слое 0-32 см практически повторяет закономерности слоя 0-75 см; величина ее приблизительно в два раза ниже, чем в слое 0-75 см. Лишь в январе-феврале конденсация в слое 0-32 см практически равна нулю, а наличие суммарной послойной конденсации в 0-75 см в диапазоне от 0,14 до 0,27 мм/сут имеет место за счет слоя 32-75.

Интересны закономерности суммы конденсаций нижних слоев зоны аэрации мощностью 75-266 см при условии их залегания выше капиллярной каймы, где влажность менее HB. Средняя температура самого нижнего слоя 186-266 см изменяется в течение года от +6,5 до +16 С0. Конденсация слоя 75266 см зоны аэрации также зависит от диапазона изменения температуры слоев почвы 32-75 см и 186-266 см. Повышенные значения конденсации (от 0,5 до 0,8 мм/сут) за период со второй декады июня по третью декаду сентября с максимумом в конце августа имеет место при температурах указанных слоев с наибольшим градиентом.

Минимальные значения конденсации до 0,16 мм/сут наблюдаются в октябре, когда разница между температурами почвы в слоях 32-75 и 186-266 см минимальная. С ноября по февраль конденсация соответствует 0,4, а с марта по май - с 0,3 до 0,26 мм/сут.

На основании анализа годичной динамики конденсации водяных паров зоны аэрации южных черноземов можно сделать вывод, что величина ее в отдельные периоды года является весьма существенной. Закономерности изменения конденсации свидетельствуют о прямой зависимости от особенностей температурного режима, скорости нагрева и охлаждения почвенных слоев. Расчет конденсации верхнего слоя почвы от 0 до 75 см важно вести послойно с мощностью не более 10-40 см поскольку эти слои наиболее подвержены температурным изменениям.

Обзор литературы (А.Ф. Лебедев, 1928; 1929), Д.Н. Ончуков (1959), П.И. Колосков (1937), М.М. Абрамова (1963; 1968), A.A. Роде (1978), А.И. Будаговский (1991) и собственные данные позволили изложить условия передвижения парообразной влаги в почвенном профиле, ее испарения, конденсации и граничные значения влажности, при которых эти условия соблюдаются (атмосферная конденсация не учитивается ввиду ее незначительных величин). 1) Отгон парообразной влаги прекращается несмотря на наличие температурного градиента (молекулярное поглощение). Для слоя 0-75 см орошаемого и богарного чернозема W почвы < 14%, а слоя 75-253 см W<13% (W<Bepx. пред. ВЗ). 2) Пар движется вниз к более холодным слоям у орошаемого и богарного чернозема для слоя 0-75 см при 14%<W<15,5%, для слоя 75-253 см у орошаемого при 13%<W<14,5%, у богарного при 13%<W<14,0% (Верх. пред. B3<W<BPK). 3) При влажности почвенного слоя BPK<W<0,85 HB влага мелких капилляров становится источником постоянного пополнения почвенного воздуха влагой до насыщенного состояния. На движение пара оказывает влияние температурный градиент, степень заполнения пор водой и парциальное давление. 4) В зоне капиллярной каймы конденсация либо отсутствует, либо слишком незначительна для учета.

Значимость внутрипочвенной конденсации в увлажнении почвы на основании вышеизложенного очевидна, что указывает на необходимость ее учета в общем годовом водном балансе орошаемых южных черноземов.

Солевой режим почв. Результаты анализов водных вытяжек орошаемого и богарного южного чернозема показывают, что в слое 0-75 см черноземы практически незасолены, а нижние горизонты, исключительно у орошаемого чернозема, имеют слабую в слое 75-117 см (токсичных солей 0,14%, сумма солей 0,17%) и на границе со средней в слое 117-253 см (токсичных солей 0,18%, сумма солей 0,19%) степень засоления. Тип засоления содово-сульфат-

Рис. 3. Годовая динамика средней суточной конденсации (А), и температуры (Б) слоев зоны аэрации орошаемого южного чернозема по декадам.

ный кальциево-натриевый и натриевый. В профиле богарного чернозема (0-253 см) самое высокое содержание солей в водной вытяжке (токсичных солей 0,07%, сумма солей 0,095) определено на глубине 253 см, что в два раза меньше, чем у орошаемого.

По результатам анализов поровых растворов орошаемого южного чернозема на 31 мая 1991г. слой 0-12 см содержит 0,38 г/л токсичных солей при общем их содержании 1,19 г/л содово-хлоридного кальциевого типа засоления и относится к незасоленному. Горизонты 12-32 и 32-75 см содержат в поровых растворах 0,59 и 1,34 г/л токсичных солей соответственно и относятся первый к хлоридно-кальциевому, второй к сульфатно-хлоридно натриево-кальциевому типу засоления, а по степени засоления к незасоленным. Слой 75-117 см содержит 3,05 г/л токсичных солей хлоридно-сульфатного кальциево-натриевого типа засоления, причем почвенный раствор на границе 117 см имеет 4,13 г/л токсичных солей. Грунт на этой границе переходит из категории назасоленного в слабозасоленный. Данная категория сохраняется в слоях 117-186 см и 186-253 см, содержание токсичных солей возрастает от 5,22 до 6,60 г/л, тип засоления хлоридно-сульфатный магниево-

натриевый. Динамика солей порового раствора орошаемого чернозема находится в тесной зависимости от длительности пребывания почвы во влажном состоянии (0,9-1,0 НВ) и высоты УГВ. Так, в летнее время при повышении влажности и температуры карбонатного слоя 75-117 см (СаС03 -9,7%) содержание Са2+ в поровом растворе возрастает почти в 2,5 раза (с 20 до 47 мг.экв/л) и возникает угроза его вымыва при дополнительной подаче воды (табл. 1). Степень и тип засоления установлены по классификации Н.И. Базилевич и Е.И. Панковой (1968). Резкое повышение количества токсичных солей порового раствора орошаемого чернозема с 0,4 г/л 4 июня до 1,4 г/л 6 июня 1991г. проявляется уже на уровне 32 см, что связано с увеличением влажности слоя 32-117 см до 0,97 НВ и смыканием пресных поровых растворов с засоленными водами капиллярной каймы при подъеме УГВ до 2,53 м. Поровые растворы орошаемого чернозема, отобранные осенью (31 октября 1991г.), которые по количеству солей мало отличаются от летних (16 июня 1991г.) показывают, однако, уменьшение токсичных солей в горизонте 32 см с 1,82 г/л до 1,00 г/л, а общей суммы с 3,4 до 1,1 г/л. В осенне-зимний засушливый период 1991-1992гг верхние горизонты 0-32 см слабо промылись от солей, количество которых в поровом растворе составило 0,76 г/л, что немного выше начала вегетационного периода 1991г. (конец мая). Динамика содержания ионов богарного чернозема (УГВ 4,7 м) такова, что для данных почв преобладающими процессами движения влаги после осадков является нисходящий поток и постепенное опреснение почвенного профиля. Данные на 3 июня 1991г. показывают, что сумма токсичных солей порового раствора равномерно распределена до горизонта 117 см и составляет 0,45-0,70 г/л. Начиная со слоя 117 см содержание токсичных солей в поровом растворе увеличивается до 1,62 г/л, а на глубине 186 см до 2,27 г/л. Глубина до уровня капиллярной каймы при УГВ 4,7 м составляет 2,6 м и практически не оказывает влияния на слой 0-186 см.

Таблица 1. Сезонные изменения концентрации ионов Са * в поровом растворе слоев зоны аэрации орошаемого южного чернозема в зависимости от влажности и температуры.

Тл

Слой, см

Доля НВ

Температура, °С

Са'

мг.экв/ л

Доля НВ

Температура,

Са ,

мг.экв/ л

Доля НВ

Температура,

Са , мг экв/ л

Доля НВ

Температура,

мг.экв/ л

Конец весны (31.05.91)

Лето (16.06.91)

Осень (31.10.91)

Зима (29.02.92)

0-12

12-32

32-75

75-117

117-186

186-253

1,00 1,01 0,96 0,87 0,94 1,01

14,0 13,3 12,7 12,0 11,3 10,5

12,0 12,3 15,9 20,5 14,0 5,0

0,58 0,73 0,90 0,94 0,96 1,04

21.5

19.6

17.8

15.7

13.9

12.8

20,2 21,0 22,7 23,0 16,3 6,9

1,12 1,04 0,98 0,90 0,90 0,91

2,8 1,8 2,0 3,5 5,4 7,1

11,1 12,5 15,0 12,7 4,9 1,7

0,66 0,75 0,88 0,89 0,92 0,99

4,2 6,9 10,5 13,2 14,4 14,9

6,2 8,0 4,0 1,7

Гумусный режим. Содержание гумуса как орошаемых, так и богарных черноземов в слое 0-30 см за 30 лет эксплуатации с 1959 по 1989-1991 гг (данные Одесского филиала Укрземпроекта, Укрюжгипроводхоза и автора) сохранились на прежнем уровне и для разных почвенных разностей составляет от 2,4 до 3,8%, вероятно, благодаря периодическому внесению органических удобрений в количестве от 10 до 15 т/га.

Емкость поглощения. Довольно высокая емкость поглощения орошаемого чернозема 21-25 мг.экв/100 г почвы обусловлена средним и тяжелым

механическим составом с высоким содержанием высокодисперсного ила. ППК верхних горизонтов (0-32 см) его насыщен кальцием при незначительном содержании натрия (Са 65-80%, № 1-2%, Мд 20-35% от емкости поглощения). На богаре в слое 0-75 см значения ППК составляют от 20,6 до 24 мг.экв/100 г почвы, при благоприятном кальциево-магниевом соотношении. Неблагоприятный состав обменных оснований отмечается у орошаемого чернозема в слое ниже 32 см, у богарного в слое ниже 75 см и соответствует диапазону Са 20-26%, Ыа 6-7%, Мд 68-72% от емкости поглощения, что указывает на развитие процессов осолонцевания. В слое 0-32 см богарного чернозема содержание обменного Са меньше (14,5 мг.экв/100 г почвы), а Мд больше (6,5 мг.экв/100 г почвы), чем у орошаемого, с содержанием Са - 17 мг.экв/100 г почвы, а Мд 4,5 мг.экв/100 г почвы. Это происходит благодаря подтягиванию растворенного кальция из карбонатного горизонта чернозема с УГВ 2,5-3,0 м при выпотном режиме летом и внедрению его в ППК. Поэтому более устойчивым к процессу осолонцевания по составу ППК в пределах слоя 0-32 см является орошаемый чернозем с близким залеганием УГВ.

Глава 4. Обоснование благоприятных диапазонов изменения

показателей водно-солевого режима южных черноземов.

Вопросами допустимых пределов почвенных показателей для регулирования мелиоративного режима черноземов занимались и занимаются многие научные организации России и стран бывшего СССР. Так, в методических указаниях Новочеркасского политехнического ин-та и Воронежского университета за 1988г. представлены почвенно-биохиические показатели и их допустимые пределы для Центральной Черноземной области. К числу таких показателей относятся группы показателей состава и структуры почвы, водно-физических и физико-химических свойств, питательных элементов и гумусного состояния почв. В проекте Университета природообустройства (МГМи) в 1992г. была разработана "Концепция мелиорации сельскохозяйственных земель в стране", где приводятся значения основных показателей и их допустимых пределов мелиоративного режима по природным зонам, соблюдение которых, по мнению авторов И.П. Айдарова, К.П. Арента, А.И. Голованова и др. не должно привести к негативным экологическим изменениям в почвах степной зоны. Наши исследования направлены на проверку и уточнение приведенных почвенно-мелиоративных параметров и их допустимых значений для южных черноземов Одесской области, а также выявление основных почвенных процессов, влияющих на параметры мелиоративного режима.

Для определения пределов регулирования влажности корнеобитаемого слоя почвы установлена критическая глубина почвенного профиля, через которую недопустима инфильтрация поливных вод. Для нашего случая этой границей является горизонт 75 см. В нем сосредоточена основная масса корней озимой пшеницы - 83%, основные запасы карбонатов кальция расположены в слое 75-117 см (9,7%) и возможность инфильтрации поливной влаги через слой 75 см может создать опасность вымыва карбонатов. Анализы поровых растворов свидетельствуют, что 75 см - это граница между опресненным корнеобитаемым слоем и засоленными нижними.

Детальный анализ динамики почвенной влаги по выделенным горизонтам с помощью балансового метода позволил установить предел влажности, при

котором почти прекращается инфильтрация в нижележащие слои почвы. Так, для слоя 0-12 см он составляет 0,7 HB; 12-32 см 0,85 HB; 32-75 см 0,8 HB. Предел влажности для слоя 0-75 см, при котором прекращается инфильтрация, равен 0,8 HB. Такая же величина верхнего предела влажности ранее была получена для обыкновенных черноземов среднего и тяжелого механического состава Высоких Сыртов (В.А. Браун, Н.М. Решеткина, 1988) и для темнокаштановых среднесуглинистых почв в Заволжье (К.К. Жученков, Ф.Е. Колясев, 1954) под яровой пшеницей. Нижний предел влажности для озимой пшеницы нами принят за 0,65 HB (по литературным источникам).

Влагообмен между почвой и грунтовыми водами, в долях от суммарного испарения во второе полугодие 1991г. с обеспеченностью осадками 83% (предшествующий период с апреля по июнь месяц был влажный и имел обеспеченность осадками 13,5%) составил 0,1. При сопоставлении с пределами регулирования по этому параметру, приведенному для степной зоны 0,03-0,05 величина 0,1 указывает на повышенный влагообмен, характерный для полугидроморфного режима с ускоренными обменными процессами между почвой и грунтовыми водами. Однако, установленного значения для обоснования пределов по влагообмену данных почв за столь короткий промежуток времени явно недостаточно.

Пределы регулирования солевого состава порового раствора при влажности 0,9-1,0 HB орошаемого чернозема и 0,7-0.9 HB богары соответствуют: Na/Ca - (0,1-1,0), Na/Wlg - (0,3-1,0), Mg/Ca (1,0-1,5), Cl (3-20 мг.экв/л); в водной вытяжке CI - менее 0,3 мг.экв/100 г почвы, Na - менее 1,0 мг.экв/100 г почвы (при содержании Ca в ППК 70-80%).

Рекомендуемый диапазон соотношения катионов в поровом растворе соответствует условию, когда почвенные горизонты по составу водной вытяжки не засолены (содержание солей в водной вытяжке менее 0,15%). Суженный диапазон, рекомендуемый литературными источниками, соответствует выщелоченным горизонтам 0-32 см у орошаемого чернозема и 0-186 у богарного с суммой солей в пределах от 0,04 до 0,05%. Динамика солей орошаемого чернозема такова, что повышение солей в поровом растворе при поднятии УГВ до 2,5 м увеличивает содержание солей в водной вытяжке горизонта 0-32 от 0,04-0,05 до 0,05-0,09%, а в нижних горизонтах сохраняется слабое засоление от 0,17 до 0,2%. Поэтому рекомендуемый расширенный диапазон приближает условия к реальным, благодаря чему снижается возможность выщелачивания почв. Накоплению солей препятствуют зимние оттепели, которые являются отличительной чертой климатических условий данного региона. Нижний предел выщелачивания солей из черноземов, ниже которого начинается прогрессирующее обессоливание, около 0,05%.

Пределы регулирования УГВ при допустимой глубине засоления 75 см составляют 2,8 м по магнию, при глубине 117 см - 5,0 м по натрию при хлоридно-сульфатно-магниево-натриевом засолении грунтовых вод с минерализацией 5,0-6,5 г/л (рис. 4).

Распределение по профилю и пределы регулирования основных мелиоративных показателей ППК. а также pH почвенного раствора определены с учетом литературного материала и собственных исследований.

Процессы катионного обмена в условиях богары при постоянном оттоке почвенного раствора в нижележащие слои характеризуются заменой в ППК кальция на магний. Магний может поступать из растворенного магнезиального

0,2

"Г"

0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 Глубина слоя до критической границы, м

Р-Р)

1,8

2,0

Рис.

Одесской вытяжки.

4. Пределы регулирования глубин грунтовых вод южных черноземов области по химическим показателям почвенного раствора и водной

кальцита, находящегося в этих почвах в количестве 4% и осажденных в почве хлоридов и сульфатов магния (Орошаемые черноземы, 1989). Ранее учеными было отмечено, что при промывках южных черноземов Одесской области пресными водами Мд2* из ППК высвобождается с меньшей интенсивностью, чем Са. Это объясняет повышенное процентное содержание Мд2* ионов на богаре в слое 0-32 см (31,5%) по сравнению с орошаемым черноземом (21,1%). В зимнее время содержание Мд2* в ППК орошаемого чернозема уменьшается, вероятно, за счет вытеснения его ионами Са2*, который подвергался промывке за сухой осенне-зимний период 1991-1992гг.

Уточненный диапазон регулирования Мд2* в ППК 15-20%. Содержание Ыа* в ППК для степной зоны, соответствующее диапазону от 2 до 3% (И.П. Айдаров и др., 1992) в орошаемом черноземе в летнее и зимнее время выявлено в слое 0-75 см, а для богары в летнее время 1991г. в слое 0-117 м. Данный диапазон параметра соответствует пределам регулирования безопасным для исследуемых почв. Одним из основных источников №* в подвижной форме (В.А. Ковда, 1946; К.Я. Кожевников, 1974) при УГВ более 5 м является №* полевых шпатов, который при выветривании может переходить в растворимый гидросиликат № - ЫаНЭЮ^. При его взаимодействии с С02 образуется выпадающий в осадок аморфный кремнезем и гидрокарбонат натрия - №НС03, обладающий большой миграционной активностью и повышающий щелочность почвы. Вероятно, этим объясняется более высокое содержание Ыа в ППК на богаре (03.06.91), чем на орошаемом черноземе (31.05.91) и высокие значения рН порового раствора от 8 до 8,9. Кроме того, влажность почвы на богаре значительно меньше, чем на орошаемом черноземе, поэтому перенос натрия в нижележащие слои богары затрудняется.

Уточненный диапазон регулирования N8* в ППК 2-3%.

Растворение карбоната кальция под действием влаги и температуры способствует повышению рН почвенного раствора. Особенно резко рН

почвенного раствора повышается при поливе или осадках в жаркое время суток летом на обессоленных почвах при уменьшении растворенного в почвенном растворе С02 и малом содержании ионов Са \ Для исследуемых почв диапазон изменения рН почвенного раствора в июне месяце (слой 0-32 см) на богаре составил 8,3 - 8,5, а на орошаемом (менее обессоленном и менее промытом, чем богара) 8,15 - 8,45. В зимнее время при уменьшении температуры рН парового раствора орошаемого чернозема уменьшается до 7.3 -8,0.

Пределы регулирования рН для данных почв 7,0 - 8,0.

Таким образом, пределы регулирования солевого режима южных черноземов Одесской области отличаются от рекомендуемых для степной зоны более высокими показателями по верхней границе и находятся между степной и аридной зоной, занимая промежуточное положение.

Пределы регулирования гумуса южных черноземов в работе непосредственно не определялись. Вызвал удивление неожиданно низкий урожай озимой пшеницы во влажный 1991 год на орошаемых землях при хорошей обеспеченности влагой растений (всего 26 ц/га). Ответом на данное недоумение послужили установленные В.А. Барановской (1992) пределы регулирования содержания гумуса южных черноземов, где для почв разного гранулометрического состава приведены оптимальные и критические уровни его содержания. Согласно предложенной градации для среднесуглинистых южных черноземов с содержанием гумуса 2,4-2,6% и достаточной влажности 0,75 НВ урожай озимой пшеницы не может превышать более 26,5 ц/га. Исследуемые черноземы содержали 2,75% гумуса при влажности 0,76 НВ.

Глава 5. Методика расчета экологически обоснованных режимов

орошения озимой пшеницы (как дотации к естественным осадкам конкретного года).

Проведен анализ данных метеостанций г. Одессы с 1811 по 1960 год и метеостанций Шевченково и Мичурина с 1961 по >1992 год, который позволил установить, что периодичность природного увлажнения подчиняется определенным закономерностям, обусловленным взаимодействием 80-90-летних, 23-36-летних и 11-летних ритмов, зависящих от солнечной активности и земных факторов одновременно. Проведенные исследования необходимы при планировании режимов орошения (рис. 5).

Учитывая выше установленные закономерности, нами предлагается методика расчета рессурсосберегающих и экологически безопасных режимов орошения. В основу расчета положен допустимый интервал влажности корнеобитаемого слоя, благоприятный для роста сельскохозяйственной культуры и ограничивающий просачивание почвенной влаги. При расчете принимаются осадки, величина которых соответствует минимальной влагообеспеченности на протяжении 36-летнего ритма осадков. В соответствии с этим за расчетный период нами выбраны годы с 1978 по 1992.

о 340 " ° 320" 300-

« 380 -«360 -

-400

500" 480 -

460 -

440 '

420 "

щие десятилетние годовые величины осадков с 1850 по 1994 год (данные MC г. Одессы с 1850 по 1951 год и MC Шевченково Мичурина с 1952 по 1994 год).

Рис. 5. Скользя-

280260 ~

1Эёо 1 i8'?o Чазо 'lsio Чэзо Чэбо Чэ?о 'irao г0д

В общем случае поливная норма рассчитывается по декадам в соответствии с фазами развития растений (озимая пшеница) при осадках текущей обеспеченности с учетом значений конденсации и суммарного испарения. Начальная влажность в расчетах соответствует величинам (0,55; 0,65; 0,75; 0,80 НВ). Все значения находятся в пределах от ВЗ (0,55 НВ) до критической влажности (0,8 НВ). Месячные поливные нормы рассчитываются исходя из значений подекадных осадков. Нормы водопотребности для орошения основных сельскохозяйственных культур Украины рассчитывались по разработанной в УкрНИИГиМЕ и Укргипроводхозе программе. Определение суммарного испарения в программе основано на биоклиматическом методе A.M. и С.М. Алпатьевых в модификации В.П. Остапчика (1986). По данной методике автором рассчитаны средние значения испаряемости En за период весенне-летней вегетации озимой пшеницы с 1978 по 1992гг. Для сопоставления методик расчета суммарного испарения по методу Алпатьевых-Остапчик и методу Константинова были приняты следующие диапазоны влажности почвы и температуры. 1) Критическая влажность принималась равной влажности, при которой наблюдаются наименьшие инфильтрационные потери, то есть 0,83 НВ (0,3-0,6 мм/сут). (При влажности 1,00-0,96 НВ средняя за сутки величина инфильтрации влаги через слой 0-75 см соответствует- 2,3 мм/сут, при 0,95-0,88 НВ - 2,0 мм/сут, при 0,87-0,84 НВ - 1,7 мм/сут, при 0,830,81 НВ - 0,6 мм/сут, при 0,81-0,79 НВ - 0,3 мм/сут, при менее 0,79 НВ - 0 мм/сут). 2) Температура данного периода соответствует самой высокой температуре по фазам развития пшеницы. 3) Суммарное испарение рассчитывалось как средняя величина при начальной влажности и влажности 0,83 НВ. Значения среднесуточного суммарного испарения, рассчитанного по выше названным методикам показывают, что метод Константинова дает несколько завышенные результаты по сравнению с биоклиматическим методом. Разница тем больше, чем меньше начальная влажность. При

диапазоне от 0,75 НВ до 0,83 НВ разница сводится к нулю, а иногда меняет знак на противоположный. В среднем суммарное испарение за апрель, май и первую декаду июня, вычисленное биоклиматическим методом, составляет около 70% от суммарного испарения, вычисленного по методу Константинова, а во второй и третьей декаде июня 80%. Значения суммарного испарения, рассчитанные на основе экспериментальных данных по балансовому уравнению, более приближены к значениям, полученным по методу Алпатьевых-Остапчик, чем по методу Константинова.

Доля конденсации от суммарного испарения по Константинову составляет при влажности 0,65-0,83 НВ за апрель-май месяц 7-8%, первую декаду июня 15-18%, вторую и третью декады 34-38%. При влажности 0,55-0.65 НВ расчетный слой 0-75 см благодаря конденсации не увеличивает, а уменьшает свою влажность в том же диапазоне значений конденсации с апреля по первую декаду июня. Во второй и третьей декаде июня конденсация при данной влажности отсутствует.

Предложенная нами методика отличается от применяемой в практике следующими положениями. 1) В общепринятых методиках за критическую влажность принимается предел влажности, при котором скорость суммарного испарения не зависит от влажности. В предлагаемой методике рекомендуется за верхнюю границу влажности принять влажность, равную 0,83 НВ с минимальными инфильтрационными потерями влаги. 2) Рекомендуемая методика позволяет провести исследования по установлению суммарного испарения с более низкими материальными затратами на оборудование и людские ресурсы без нарушений сельхозугодий, не мешая обработке их машинами. 3) Методика может широко применяться в условиях частного владения землей с ограниченными площадями. 4) Погрешность в методике расчета суммарного испарения возможно устранить переводным коэффициентом. 5) При расчете поливной нормы балансовым методом вводится новый параметр - конденсация, который позволяет приблизить результаты к реальным условиям. 6) Нормы орошения озимой пшеницы рассчитаны на различную обеспеченность по осадкам от 5 до 90%, согласно закономерностям выпадения осадков. 7) Суммарное испарение соответствует испарению, которое приближено к условиям реального выпадения осадков, вместо максимально возможного суммарного испарения.

Согласно данной методике рассчитано необходимое количество подаваемой воды за весенне-летний период вегетации озимой пшеницы (апрель-июнь) в диапазоне выпадения осадков от 240 до 40 мм (рис. 6). На основании рис. 6 и зависимости осадков весенне-летнего периода вегетации пшеницы от годовых находим дотацию влаги, которая при осадках 200 мм/год соответствует 100 мм; при 300-360 мм/год - 90 мм; при 365-375 мм/год - 80 мм; при 385-465 мм/год - 70 мм; при 470-485 мм/год - 60 мм; при 500-515 мм/год - 50 мм; при 535-550 мм/год - 40 мм.

•—<5еа поправочного коэффициента на суммарное испарение -с поправочным коэффициентом на суммарное испааекпе

100 120 и Осадки, мм

Рис. 6. Необходимое количество воды для орошения в весенне-летний период вегетации озимой пшеницы (апрель-июнь) в диапазоне выпадения осадков от 240 до 40 мм при начальной влажности 0,7 НВ.

ВЫВОДЫ

2. Полевые исследования позволили обосновать расчетный слой увлажнения южных черноземов под озимой пшеницей глубиной 0,75 м по глубине проникновения основной массы корней (около 54 ц/га) и средней границе слоя 0,55-1,00 м с максимальным содержанием карбонатов кальция в количестве от 7,1 до 9,75%.

3. Роль динамики уровня грунтовых вод в увлажнении расчетного слоя 0,75 м показывает, что наиболее интенсивное изменение влажности (на 35 мм) наблюдается в диапазоне УГВ от 2,4 до 2,7 м, а в диапазоне от 2,7 до 3,2 м -всего на 12 мм. Значения высоты капиллярной каймы (ВКК) в диапазоне изменения УГВ от 1,1 до 4,9 м определяются с помощью аналитического выражения ВКК=0,ЗУГВ + 0,67.

4. При изучении элементов водного баланса в семи горизонтах почвенного профиля (0-2,5 м) выявлены сезонные закономерности формирования запасов влаги и динамики водного режима, а именно:

- во влажный поливной период (1\/-1Х месяцы) у орошаемого чернозема имеет место наложение нисходящего потока влаги, формирующегося обильными весенне-летними осадками, на восходящий при естественном подъеме УГВ до 2,5 м. У богары уровень грунтовых вод (4,5-5 м) влияния на нисходящий поток влаги не оказывает;

- величина влажности при смене нисходящего потока влаги на восходящий для орошаемого чернозема установлена при 0,79-0,8 НВ; для богары около 0,75 НВ;

- сухой неполивной период (1991-1992гг) отличается нисходящим потоком влаги за счет частых оттепелей, при низких значениях суммарного испарения. Влажность почвы с близким УГВ в самый сухой год в апреле для слоя 0,75 м не бывает ниже 0,7 НВ, осенью находится в пределах от 0,6 до 0,9 НВ, а зимой от 0,85 до 1 НВ. Для богары осенью она составляла от 0,35 до 0,55 НВ (менее ВЗ), а зимой от ВЗ (0,55 НВ) до ВРК (0,65 НВ). Глубина промачивания профиля южного чернозема установлена в пределах 1,2-1,3 м.

5. Основными факторами, влияющими на водный режим изучаемых почв являются ритмичность выпадения месячных осадков, оказывающих наиболее существенное влияние на поливной период, наличие частых оттепелей и широкий спектр колебания уровня грунтовых вод.

6. Выявлены сезонные закономерности динамики суммарного испарения, расчетным путем количественные изменения конденсации водяных паров в расчетном слое почвы, сформулированы основные положения передвижения парообразной влаги и условия возникновения конденсации.

а) Суммарное испарение под озимой пшеницей наибольших значений достигает в фазу выхода в трубку и цветения от 2,0 до 3,2 мм/сут, в фазы колошения, молочной и восковой спелости от 1,3 до 3.0 мм/сут, в фазы кущения - от 1,0 до 2,0 мм/сут, всходов и третьего листа от 0,3 до 0,9 мм/сут. В невегетационный период оно изменяется от 0,2 до 1,8 мм/сут.

б) Максимальная конденсация водяных паров имеет существенное значение в водном балансе. В период с июня по вторую декаду августа она соответствует 0,9 мм/сут, с третьей декады августа по первую декаду октября от 0,5 до 0,7 мм/сут, со второй декады по конец октября 0,8 мм/сут, с сентября по май месяц - от 0,2 до 0,26 мм/сут.

в) На условия передвижения и конденсации в почве парообразной влаги оказывают влияние следующие факторы:

- при влажности почвы меньше верхнего предела влаги завядания, отгон парообразной влаги прекращается (молекулярное поглощение);

- при влажности почвы от верхнего предела влаги завядания до влаги разрыва капилляров пар движется вниз к более холодным слоям;

- в диапазоне влажности почвы в пределах от влаги разрыва капилляров до 0,85 НВ влага мелких капилляров постоянно поддерживает почвенный воздух в насыщенном состоянии, на движение пара существенное влияние оказывает температурный градиент, степень заполнения пор влагой и парциальное давление пара;

- в зоне капиллярной каймы конденсация отсутствует.

7. Наблюдения за солевым режимом водных вытяжек и поровых растворов на орошаемом и участке богарного земледелия позволили установить:

- орошаемые южные черноземы (УГВ 2,5-3,0 м) в слое 0,75 м и неорошаемые (УГВ 4,5-5,0 м) в слое 1,86 незасолены, верхний слой 0-32 см орошаемого чернозема и слой 0-1,86 м неорошаемого имеют слабую степень выщелоченности от 0,3 до 0,6% солей в водной вытяжке. Ниже 0,75 м орошаемый чернозем слабо засолен, а угроза засоления корнеобитаемого слоя возникает при подъеме УГВ до 2,5 м;

- динамика изменения солевого состава порового раствора зависит от степени увлажнения осадками и оросительными водами и длительности пребывания почвы во влажном состоянии (0,9-1,0 HB), которая зависит от высоты уровня грунтовых вод;

8. Экологически допустимые пределы изменения показателей водного, солевого, гумусного и теплового режимов почв, соответствующие наиболее благоприятным условиям для почвообразования и рекомендуемые в качестве почвенных критериев регулирования мелиоративного режима южных черноземов заключаются в следующем:

- для исключения глубинного просачивания ниже корнеобитаемого слоя 0,75 м влажность почвы должна быть менее 0,75-0,8 HB;

- для исключения засоления содержание солей в поровом растворе должно быть менее 3-5 г/л (из них токсичных 1,5-3,5 г/л), в водной вытяжке менее 0,1-0,15%;

- для исключения обессоливания количество солей в водной вытяжке должно быть не менее 0,04-0.05%;

- по солевому составу порового раствора при влажности 0,7-1,0 HB допустимое отношение Na/Ca соответствует 0,1-1,0; Na/Mg 0,3-1,0, Mg/Ca 1,01.5, (при содержании Ca в ППК от 75 до 80%); содержание иона CI 0,3-0.7 г/л (320 мг.экв/л);

- по солевому составу в водной вытяжке допустимое содержание CI должно быть меньше 0,01% (0,3 мг.экв/100 г почвы); Na менее 0,025% (1 мг.экв/100 г почвы);

- содержание в обменном комплексе ионов Na менее 2-3%, а Mg 15-20%;

- благоприятные пределы pH 7,0-8.0;

- значение УГВ должно быть менее 2,8 м при хлоридно-сульфатно-магниево-натриевом засолении грунтовых вод с минерализацией 5,0-6,5 г/л;

- допустимые значения гумуса от критических до оптимальных величин, при которых увеличение гумуса на каждые 0,1% вызывает прирост зерна пшеницы на 2-3 ц/ra соответствует от 2,4 до 3,5% (ниже 2,4% происходит прогрессивная потеря плодородия почв);

- рекомендуемый режим орошения озимой пшеницы сужает диапазон гидротермического коэффициента до рамок сухостепной зоны (1,2-1,8).

солнечной активности, перед ее максимумом и на третий год после максимума солнечной активности. Однако, крупные 23-36-летние ритмы сглаживают или усиливают их проявление, что подтверждает положение о том, что на выпадение осадков оказывают влияние и солнечная активность, и земные факторы одновременно. Учение о ритмах выпадения осадков необходимо при долговременном планировании режимов орошения.

10. Новизна разработанной методики расчета экологически обоснованных режимов орошения заключается: в учете ритмических колебаний осадков; введение при расчете поливной нормы нового параметра - конденсации, в рекомендации принять за верхную границу влажность 0,80-0,83 НВ, при которой наблюдаются минимальные инфильтрационные потери влаги. Методика позволяет провести исследования по установлению суммарного испарения с более низкими материальными затратами без нарушения сельхозугодий; погрешность в методике расчета суммарного испарения возможно устранить переводным коэффициентом. Согласно данной методике при расчете режимов орошения озимой пшеницы количество подаваемой воды в апреле-июне должно быть при осадках 240-170 мм от 30 до 50 мм, при 170100 мм от 50 до 90 мм, а при 100-30 мм от 90 до 110 мм.

РЕКОМЕНДАЦИИ ПРОИЗВОДСТВУ

2. Режимы орошения и другие мелиоративные воздействия на почву должны учитывать необходимость сохранения и увеличения плодородия орошаемых почв. Научно обоснованные пределы регулирования водно-солевого режима южных черноземов, с учетом конденсации в водном балансе, и анализ многолетних естественных ритмов климатических данных, особенно осадков, позволяет снижать поливные нормы в зависимости от условий конкретного года и свести к минимуму просачивание в грунтовые воды поливной воды.

3. Методика приведенных в работе расчетов экономных режимов орошения озимой пшеницы как дотации к естественным осадкам может быть использована и для других сельскохозяйственных культур.

По материалам диссертации опубликованы следующие статьи:

1. Экологические аспекты влияния орошения на южные черноземы (на примере Северного Казахстана). В кн. Экологические основы орошаемого земледелия. Матер. Всероссийского совещания. М., 1995, с. 236-244 (в соавторстве).

2. Исследование динамики влаги зоны аэрации орошаемых южных черноземов. В кн. Экологические основы орошаемого земледелия. Матер. Всероссийского совещания. М„ 1995, с. 280-281.

3. Природные ритмы осадков и их значение в орошаемом земледелии (на примере южных черноземов Причерноморья). Экологические аспекты лриродно-мелиоративных исследований. Тр. ВНИИГиМ, том 88, М., 1995, с. 1825 (в соавторстве).

4. Годовая динамика внутрипочвенной конденсации водяных паров зоны аэрации южных черноземов. В кн. Проблемы гидрогеологии, инженерной геологии и почвоведения. Сб. научн. тр. ВНИИГиМ, М., 1996, с. 122-126.

5. Экологическое обоснование водообеспечения сельскохозяйственных культур на южных черноземах (на примере озимой пшеницы). В кн. Региональное природопользование и экологический мониторинг. Матер, республиканской конференции, Барнаул, 1996 (в соавторстве).

Отчеты, выполненные автором по темам РАСХН:

1. Научный анализ природных закономерностей и развития орошения зонального и провинциального распространения южных черноземов. Исходные требования к изучению показателей водно-солевого режима орошаемых южных черноземов. Раздел темы 04.03.04, ВНИИГиМ, 1994, 86 с.

2. Экологические ограничения по регулированию водно-солевого режима орошаемых южных черноземов. Тема 04.03.04, ВНИИГиМ, М., 1995, 85 с.

3. Научное обоснование допустимых изменений влажности черноземов под орошаемыми культурами (пшеница, сахарная свекла) с учетом осадков конкретного года. Раздел темы 1.03, ВНИИГиМ, М., 1996, 62 с.

4. Научный анализ сезонной динамики водного и солевого режима южных черноземов при орошении (УГВ 2,5-3,0 м) и на богаре (УГВ 4,5-5,0 м) в аналогичных рельефных условиях. Влияние УГВ на изменение водного режима изучаемых почв. Раздел темы 1.03, ВНИИГиМ, М„ 1997, 66'с.

5. Научно обоснованные рекомендации по регулированию водно-солевого режима южных черноземов с учетом динамики гидротермического режима и антропогенных нагрузок на агроландшафт. Раздел темы 1.03, ВНИИГиМ, М., 1998, 37 с.

Содержание диссертации, кандидата биологических наук, Сенновская, Татьяна Владимировна

ВВЕДЕНИЕ

Глава 1. ПРИРОДНЫЕ ОСОБЕННОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ ЮЖНЫХ ЧЕРНОЗЕМОВ И ВЛИЯНИЕ ОРОШЕНИЯ

1.1 Черноземы, их природа и особенности южных черноземов

1.2 Провинциальные особенности изменения свойств южных черноземов при орошении

1.2.1. Придунайская и Южно-Украинская провинции

1.2.2. Предкавказская провинция

1.2.3. Южнорусская и Заволже^ провинции

1.2.4. Североказахстанск&1Ги Предалтайская провинции

Глава 2. ТАТАРБУНАРСКИЙ МАССИВ, ПРИРОДНЫЕ УСЛОВИЯ И ПРОБЛЕМЫ, ВОЗНИКШИЕ ПРИ ОРОШЕНИИ (ОБЪЕКТ НАТУРНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ). МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ

2.1. Климат

2.2. Местоположение и рельеф

2.3. Геологические и гидрологические условия

2.4. Почвенный покров

2.5. Влияние орошения на эколого-мелиоративную обстановку

2.6. Схема постановки опытов и методика исследований

Глава З.ПОЛЕВЫЕ И ЛАБОРАТОРНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ЗАКОНОМЕРНОСТЕЙ ФОРМИРОВАНИЯ ВОДНОГО И СОЛЕВОГО РЕЖИМА ЗОНЫ АЭРАЦИИ ЮЖНЫХ ЧЕРНОЗЕМОВ

3.1. Закономерности формирования водного режима

3.1.1. Сравнительное описание разрезов, категории почвенной влаги и гранулометрический состав орошаемого и боганого южного чернозема

3.1.2. О капиллярной кайме

3.1.3 Зависимость суммарного испарения озимой пшеницы от влажности южных черноземов и температуры воздуха

3.1.4. Анализ динамики элементов водного баланса южных черноземов за характерные периоды наблюдений

3.1.4.1. Детальный анализ элементов водного баланса зоны аэрации орошаемого чернозема (УГВ 2,5-3 м)

3.1.4.2. Детальный анализ элементов водного баланса почвенного профиля богарного чернозема (УГВ 4,5-5 м)

3.1.5. Годовая динамика внутрипочвенной конденсации водяных паров зоны аэрации южных черноземов (сводные экспериментальные данные за 1990-1992гг)

3.1.6. Сезонная динамика почвенных и климатических параметров, определяющих водный режим южных черноземов

3.2. Сезонная динамика солевого состава водной вытяжки и поровых растворов южных черноземов при орошении (УГВ 2,5-3 м) и на богаре (УГВ 4,5-5 м)

3.3. Основные агрохимические характеристики южных черноземов при орошении и на богаре

3.3.1. Изменение содержания гумуса исследуемых почв за тридцатилетний период с 1959г по 1989-1991гг

3.3.2. Обменные катионы и емкость поглощения в орошаемых черноземах и на богаре по данным полевых исследований автора

Глава 4. ОБОСНОВАНИЕ БЛАГОПРИЯТНЫХ ДИАПАЗОНОВ ИЗМЕНЕНИЯ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ВОДНО-СОЛЕВОГО РЕЖИМА ЮЖНЫХ ЧЕРНОЗЕМОВ

Глава 5. МЕТОДИКА РАСЧЕТА ЭКОЛОГИЧЕСКИ ОБОСНОВАННЫХ РЕЖИМОВ ОРОШЕНИЯ ОЗИМОЙ ПШЕНИЦЫ (КАК ДОТАЦИИ К ЕСТЕСТВЕННЫМ ОСАДКАМ КОНКРЕТНОГО ГОДА)

5.1. Природные ритмы осадков и температуры как основа к установлению пределов регулирования водного и солевого режима почв при орошении

5.1.1 Природные ритмы осадков и температуры исследуемого региона

5.1.2. Скользящие десятилетные годовые (с 1950 по 1994) и месячные (с 1952 по 1989гг) величины осадков исследуемого региона. Поиск закономерных повторений идентичного строения ритмов средних за десятилетие месячных осадков

5.2. Расчет данных по декадным и месячным дотациям влаги к имеющимся осадкам при фиксированных начальных влажностях под озимой пшеницей

ВЫВОДЫ

РЕКОМЕНДАЦИИ ПРОИЗВОДСТВУ

Введение Диссертация по сельскому хозяйству, на тему "Основные элементы водно-солевого и температурного режимов южных черноземов в связи с орошением"

Актуальность темы.

Вопросы орошения южных черноземов, как менее обеспеченных естественной влагой почв, являются весьма актуальными. Однако, во многих случаях опыт орошения этих почв свидетельствует о негативных экологических последствиях. Практикуемые режимы, техника и технология орошения черноземов недостаточно учитывают почвенные и климатические особенности: в частности, значительные колебания естественного многолетнего режима увлажнения, а также конкретные гидрогеологические условия и детали литологического строения зоны аэрации.

Одной из важнейших характеристик, определеяющих агроклиматические условия зонального распространения почв является радиационный индекс сухости по М.И. Будыко (1978) (ШЬг, где Я -радиационный баланс, г - осадки, а Ь - скрытая теплота испарения). Для мощных черноземов гидротермический коэффициент близок к 1 (лучшие условия накопления гумуса). В зоне южных черноземов гидротермический коэффициент достигает значений, близких к 1,5. При дополнительной подаче воды (орошении) индекс сухости снижается, а, следовательно, возникают более благоприятные условия для гумусонакопления и повышения плодородия. Однако, на уровень плодородия оказывают конкретное влияние процессы, протекающие по законам сохранения веществ и энергии, химических и биологических превращений во всей зоне аэрации. На эти достаточно сложные, взаимозависимые процессы оказывают влияние не только зональные, почвенные и агроклиматические условия, но и особенности строения зоны аэрации и местные гидрогеологические условия на региональном и локальном уровне.

Недостаточный учет ритмичности естественного увлажнения, взаимодействия сельскохозяйственной культуры с почвой, влияния динамики уровня грунтовых вод, а также качества и количества поливной воды при орошении на ход почвенных процессов, становится 6 причиной таких негативных процессов в почве как: засоление (как следствие подъема УГВ), осолонцевание и слитизация (часто как следствие плохого качества поливной воды), подщелачивания поверхностного слоя при поливах в жаркое время суток, что приводит к корневым ожогам растений (вследствие повышения рН порового раствора), выщелачивания (вымывания Са2+ и питательных элементов с раствором в нижележащие слои из твердой фазы почвы и обеднение ими ППК вследствие переполивов).

В зональном ряду черноземов маломощные южные черноземы являются наиболее "ранимыми" при использовании в земледелии, особенно в орошаемом. Они обладают сравнительно небольшим запасом гумуса (естественное содержание гумуса менее 5%) и низкой буферной способностью, которая проявляется в необратимости изменений водно-физических и водно-химических свойств при нарушениях естественного водного и солевого режима. В качестве объекта изучения выбран Татарбунарский орошаемый массив Одесской области, находящийся в сложных эколого-мелиоративных и климатических условиях, поскольку расположен в Причерноморской зоне геохимического стока с мягким климатом, благодаря чему ход почвенных процессов не прекращается зимой.

Для предотвращения перечисленных выше и других возможных негативных изменений в изучаемых южных черноземах представляется важным определить почвенные критерии для регулирования мелиоративного режима при орошении и сохранения экологической безопасности его применения с учетом природных ритмов климатических факторов и особенностей гидрогеохимических условий региона.

Цель работы.

Изучить основные элементы водно-солевого и теплового режимов южных черноземов в связи с орошением (на примере Татарбунарской оросительной системы). 7

Задачи исследований.

- провести анализ влияния орошения южных черноземов в различных почвенных провинциях для выявления возможных негативных изменений хода почвенных процессов (осолонцевания, засоления, выщелачивания и др.);

- установить зависимость высоты капиллярной каймы от УГВ и влияние ее на динамику влажности расчетного слоя;

- установить сезонную динамику солей порового раствора зоны аэрации;

Научная новизна работы.

1. Определена величина конденсационной влаги в зоне аэрации южного чернозема (под озимой пшеницей), которая до сих пор не учитывалась в расчетах водного баланса исследуемых почв и показана ее роль в определенных условиях. Согласно расчетам доля конденсации от суммарного испарения (в зависимости от применяемого метода определения суммарного испарения) при влажности 0,65-0,83 НВ составляет за апрель-май 7-10%; 1 декаду июня 15-20%; 2 декаду июня 30-35%.

2. Уточнены почвенно-мелиоративные параметры и их допустимые значения для южных черноземов Одесской области, а именно: верхний предел влажности расчетного слоя почвы (0-75 см), 8 который соответствует 0,8 НВ (для слоя 0-12 см эта величина составляет 0,7 НВ, для слоя 12-32 см 0,85 НВ, а для слоя 32-75 см 0,8 НВ), влагообмен между почвой и грунтовыми водами, пределы регулирования солевого состава порового раствора, пределы регулирования УГВ, пределы регулирования основных мелиоративных показателей ППК.

Практическая ценность работы.

Анализ динамики элементов водного режима и разработанные методические подходы к установлению пределов регулирования влажности корнеобитаемого слоя (на примере озимой пшеницы) позволили обосновать экологически допустимые изменения влажности профиля южных черноземов и рассчитать экономные режимы орошения как дотацию к осадкам конкретного года. Методические подходы применимы и для других сельскохозяйственных культур.

Основные защищаемые положения.

Апробация работы.

Основные положения и материалы дисертационной работы докладывались и обсуждались на секциях Ученого Совета ВНИИГиМ 9 в 1994-1998гг и освящены в пяти опубликованных работах и в пяти отчетах по теме 04.03.01 РАСХН за 1994-1995гг "Экологические ограничения по регулированию водно-солевого режима орошаемых южных черноземов" и теме 1.03 РАСХН за 1996-1998гг "Разработать экологическое обоснование по водообеспечению основных сельскохозяйственных культур для южных черноземов с учетом климатических факторов".

Объем работы.

1. Объем работы изложен на 141 листе машинописного текста, включает 82 таблицы, 41 рисунок и приложение, в котором 17 таблиц и 18 рисунков.

2. Диссертация состоит из введения, 5-ти глав, выводов и предложений производству, списка использованной литературы, насчитывающего 137 наименований работ и выполнена по результатам исследовательских работ, проведенных лично автором на стационарных участках юга Украины с 1989г. по 1992г.

Заключение Диссертация по теме "Агрофизика", Сенновская, Татьяна Владимировна

ВЫВОДЫ

1. Анализ влияния орошения на южные черноземы показал, что процессы осолонцевания, засоления, выщелачивания, потери гумуса, диспергации агрегатов, слитизации и др. могут проявиться в той или иной степени во всех фациальных подтипах. Степень их проявления зависит от природных особенностей. Так, в легких и средних почвах с промывным режимом преобладает выщелачивание, в тяжелых почвах -слитизация, в почвах с близким УГВ - засоление, в обессоленных почвах с низким содержанием кальция - осолонцевание и высокие (более 8,2) значения рН порового раствора.

Для почв исследуемой Татарбунарской оросительной системы характерны почти все выше указанные деградационные процессы, проявление которых ослаблено благодаря относительно благоприятным конструктивным особенностям сети (закрытый трубопровод, бетонная облицовка каналов, экономный гидромодуль -0,37 л/сек/га). Наличие этих факторов позволило детально изучить различную степень проявления почвенных процессов под влиянием ритмов выпадения осадков и орошения.

3. Роль динамики уровня грунтовых вод в увлажнении расчетного слоя 0,75 м характеризуется построением количественной зависимости для регулирования режима орошения почв. Найденная зависимость показывает, что наиболее интенсивное изменение влажности (на 35 мм) наблюдается в диапазоне УГВ от 2,4 до 2,7 м, а в диапазоне от 2,7 до 3,2 м - всего на 12 мм. Значения высоты капиллярной каймы в диапазоне изменения УГВ от 1,1 до 4,9 м определяются с помощью аналитического выражения ВКК=0,ЗУГВ + 0,67.

239

4. На основе изучения элементов водного баланса в семи горизонтах почвенного профиля (0-2,5 м) выявлены сезонные закономерности формирования запасов влаги и динамики водного режима, а именно:

- во влажный поливной период (1У-1Х месяцы) у орошаемого чернозема имеет место наложение нисходящего потока, формирующегося обильными весенне-летними осадками, на восходящий поток влаги при естественном подъеме УГВ до 2,5 м, а у богары уровень грунтовых вод (4,5-5 м) влияния на нисходящий поток влаги не оказывает;

- выше указанные закономерности позволили обосновать величину влажности, при которой происходит смена нисходящего потока влаги на восходящий, когда практически прекращается инфильтрация: для орошаемого чернозема при 0,79-0,8 НВ; для богары около 0,75 НВ;

- сухой неполивной период (1991-1992гг) отличается нисходящим потоком влаги за счет частых оттепелей, характерных для данного региона, а также низких значений суммарного испарения. Влажность почвы с близким УГВ осенью находится в пределах от 0,6 до 0,9 НВ, а зимой от 0,85 до 1 НВ. Даже в самый сухой год влажность корнеобитаемого слоя в апреле месяце не бывает ниже 0,7 НВ. При отсутствии влияния капиллярной каймы влажность корнеобитаемого слоя богары осенью составляла от 3,5 до 5,5 НВ (менее ВЗО, а зимой в пределах, близких от ВЗ (0,55 НВ) до ВРК (0,65 НВ). Глубина промачивания профиля богарного чернозема во влажный летний период составляет 1,2-1,3 м.

5. Основными факторами, оказывающими влияние на водный режим изучаемых почв являются:

- ритмичность выпадения месячных осадков, значения которых определяются многолетними (22-36-летними) ритмами, оказывающими наиболее существенное влияние на поливной период (1У-1Х месяцы),

240 тогда как амплитуды колебаний осадков неполивного периода малы и относительно стабильны;

- наличие частых оттепелей, являющихся причиной процесса инфильтрации в зимний период;

- широкий спектр колебания уровня грунтовых вод.

6. Выявлены сезонные закономерности динамики суммарного испарения по наблюдениям за режимом влажности и температуры воздуха, влажности почвы. Впервые расчетным путем по данным наблюдений за динамикой атмосферного давления и температуры почвенных слоев количественно определены изменения конденсации водяных паров в расчетном слое почвы, сформулированы основные положения передвижения парообразной влаги и условия возникновения конденсации. а) Суммарное испарение под озимой пшеницей (зависящее от влажности и температуры воздуха и влажности почвы) наибольших значений достигает в фазу выхода в трубку и цветения от 2,0 до 3,2 мм/сут, в фазы колошения, молочной и восковой спелости от 1,3 до 3.0 мм/сут, в фазы кущения - от 1,0 до 2,0 мм/сут, всходов и третьего виста от 0,3 до 0,9 мм/сут. В невегетационный период оно изменяется от 0,2 до 1,8 мм/сут. б) Конденсация водяных паров имеет существенное значение в водном балансе и максимальные ее значения связаны с существенным перепадом температуры почвенных слоев. Так, в период с начала июня по вторую декаду августа конденсация соответствует 0,9 мм/сут, с третьей декады августа по первую декаду октября от 0,5 до 0,7 мм/сут, со второй декады по конец октября 0,8 мм/сут. с сентября по май месяц - от 0,2 до 0,26 мм/сут. в) На условия передвижения и конденсации в почве парообразной влаги оказывают влияние следующие факторы:

- когда влажность почвы меньше верхнего предела влаги завядания, отгон парообразной влаги прекращается несмотря на наличие температурного градиента (молекулярное поглощение);

241

- при влажности от верхнего предела влаги завядания до влаги разрыва капилляров пар движется вниз к более холодным слоям;

- в диапазоне влажности в пределах от влаги разрыва капилляров до 0,85 НВ влага мелких капилляров постоянно поддерживает почвенный воздух в насыщенном состоянии, на движение пара оказывает влияние температурный градиент, степень заполнения пор влагой и парциальное давление;

- в зоне капиллярной каймы конденсация отсутствует.

7. Результаты наблюдений за солевым режимом и водных вытяжек и поровых растворов на орошаемом участке и участке богарного земледелия позволили установить следующее:

- южные черноземы орошаемые (УГВ 2,5-3,0 м) в слое 0,75 м и неорошаемые (УГВ 4,5-5,0 м) в слое 1,86 незасолены, верхний слой 0-32 см орошаемого чернозема и слой 0-1,86 м неорошаемого имеет слабую степень выщелоченности от 0,3 до 0,6% солей в водной вытяжке. Ниже 0,75 м орошаемый чернозем слабо засолен, а угроза засоления корнеобитаемого слоя возникает при подъеме УГВ до 2,5 м;

- динамика изменения болевого состава порового раствора зависит от степени увлажнения осадками и оросительными водами и длительности пребывания почвы во влажном состоянии (0,9-1,0 НВ), которая зависит от высоты уровня грунтовых вод;

- в летнее время при повышении влажности и температуры карбонатного слоя 75-117 см (СаСОз - 9,7%) содержание Са2+ в поровом растворе возрастает с 20 до 47 мг.экв/л (почти в 2,5 раза), что вызывает угрозу его потери через вымывание в нижележащие слои. 8. Экологически допустимые пределы изменения показателей водного, солевого, гумусного и теплового режимов почв, соответствующие наиболее благоприятным условиям для почвообразования принятые на основе исследований и рекомендуемых в качестве почвенных критериев регулирования мелиоративного режима южных черноземов заключаются в следующем:

242 для исключения глубинного просачивания ниже корнеобитаемого слоя 0,75 м влажность почвы должна быть менее 0,75-0,8 HB;

- для исключения засоления допустимое содержание солей в поровом растворе менее 3-5 г/л, из них токсичных 1,5-3,5 г/л, в водной вытяжке менее 0,1-0,155;

- для исключения обессоливания до значений солей в водной вытяжке не менее 0,04-0.05%;

- по солевому составу порового раствора при влажности 0,7-1,0 HB допустимое отношение Na/Ca соответствует 0,1-1,0; Na/Mg 0,3-1,0, Mg/Ca 1,0-1.5, при содержании Ca в ППК от 75 до 80%; содержание иона Cl 0,3-0.7 г/л (3-20 мг.экв/л;

- по солевому составу в водной вытяжке допустимое содержание Cl меньше 0,01% (0,3 мг.экв/100 г почвы); Na менее 0,025% (1 мг.экв/100 г почвы);

- содержание в обменном комплексе ионов Na менее 2-35, a Mg менее 15-20%;

- благоприятные пределы pH 7,0-8.0;

- допустимые значения УГВ, чтобы не вызвать магниевого засоления корнеобитаемого слоя соответствуют менее 2,8 м, при хлоридно-сульфатно-магниево-натриевом засолении грунтовых вод с минерализацией 5,0-6,1 г/л;

- допустимые значения гумуса от критических до оптимальных величин, при которых увеличение гумуса на каждые 0,1% вызывает прирост зерна пшеницы на 2-3 ц/га соответствует от 2,4 до 3,5%. Ниже 2.4% происходит прогрессивная потеря плодородия почв;

- при рекомендуемом в работе режиме орошения озимой пшеницы диапазон изменения гидротермического коэффициента сужается до рамок сухостепной зоны (1,2-1,8), в то время как в естественных условиях этот показатель изменяется от 1,2 до 2,5. Снижение гидротермического коэффициента до 1 недопустимо, т.к. вызовет большие инфильтрационные потери влаги и усилит промывной режим южных черноземов.

243

9. Анализ ритмов выпадения осадков позволил установить, что за период с 1811 по 1992гг имеют место два 36-летних ритма с амплитудой 450-500 мм и между ними два 23-летних ритма с амплитудой 300-400 мм. Интервал между максимумами пиков осадков 85 лет. Ритмы 23-летние делятся на 11-летние циклы, один из которых засушливый, другой влажный. Внутри 11-летних циклов солнечной активности выделяются 3 минимума осадков: вслед за спадом солнечной активности, перед ее максимумом и на третий год после максимума солнечной активности. Однако, крупные 23-36-летние ритмы сглаживают или усиливают их проявление, что подтверждает положение о том, что на выпадение осадков оказывают влияние и солнечная активности, и земные факторы одновременно. Учение о ритмах выпадения осадков необходимо при долговременном планировании режимов орошения.

10. Новизна разработанной методики расчета экологически обоснованных режимов орошения заключается: в учете ритмических колебаний выпадающих атмосферных осадков данной территории; при расчете поливной нормы балансовым методом вводится новый параметр - конденсация, который позволяет приблизить результаты к реальным; за верхнюю границу влажности рекомендуется принять влажность 0,80-0,83 НВ, при которой наблюдаются минимальные инфильтрационные потери влаги; методика позволяет провести исследования по установлению суммарного испарения с более низкими материальными затратами без нарушения сельхозугодий; погрешность в методике расчета суммарного испарения возможно устранить переводным коэффициентом.

11. В работе приведен пример расчета режимов орошения озимой пшеницы с учетом поступающих осадков, суммарного испарения, конденсации для создания увлажнения почвенного слоя в пределах 0,65-0,80 НВ. Согласно данной методике, количество подаваемой воды для озимой пшеницы весенне-летней вегетации (апрель-июнь) должно быть при осадках 240-170 мм от 30 до 50 мм, при 170-100 мм от 50 до 90 мм, а при 100-30 мм от 90 до 110 мм.

244

РЕКОМЕНДАЦИИ ПРОИЗВОДСТВУ

1. Обзор неблагоприятных эколого-мелиоративных последствий развития гидротехнического строительства и орошаемого земледелия в Придунайской и Южно-Украинской провинциях южночерноземной зоны показывает, что, к сожалению, при проектировании крупных гидротехнических сооружений недостаточно глубоко были учтены гидрогеохимические особенности этого весьма специфического района Причерноморья, что не позволило сделать объективные прогнозы и скорректировать намеченные технические решения. Для исправления этого положения необходимы серьезные проектные и научно-изыскательные работы, поставленные на государственном уровне, которые должны на основе научных и опытных данных по-новому и на новом техническом уровне решать проблему рационального использования водных, земельных и минеральных ресурсов в регионе.

2. Требования к режимам орошения и другим мелиоративным воздействиям на почву должны учитывать необходимость сохранения и увеличения естественного плодородия орошаемых почв. В связи с эти соблюдение научно обоснованных пределов регулирования мелиоративного режима южных черноземов, установленных автором, будет способствовать экономии оросительной воды и предотвращению возможных негативных изменений плодородия южных черноземов. Учет конденсации в водном режиме исследуемых южных черноземов особенно при близком залегании УГВ также позволит снизить затраты воды при орошении.

3. Рекомендуемый расчет режимов орошения на примере озимой пшеницы для условий Причерноморской низменности, полученный на основании почвенных критериев и анализа многолетних естественных ритмов климатических данных, особенно осадков, позволяет снижать поливные нормы в зависимости от условий конкретного года и свести к минимуму просачивание в грунтовые воды поливной воды.

4. Методика приведенных в работе расчетов экономных режимов орошения как дотации к естественным осадкам может быть использована и для других сельскохозяйственных культур.

245

Библиография Диссертация по сельскому хозяйству, кандидата биологических наук, Сенновская, Татьяна Владимировна, Москва

1. Агроклиматический справочник по Одесской области. JL, Гидрометеоиздат, 1958, с. 61-72.

2. Айдаров И.П., Арент К.П., Голованов А.И. и др. Концепция мелиорации сельскохозяйственных земель в стране (проект). М., МГМИ, 1992, 45 с.

3. Айдаров И.П., Голованов А.И. и др. Оптимизаия мелиоративных режимов орошаемых сельскохозяйственных земель. М., Агропромиздат, 1990, 59 с.

4. Аниканова Е.М. Влияние орошения щелочными водами разной минерализации на южные черноземы // Почвоведение, 1996, № 7, с. 911-920.

5. Аринушкина Е.В. Руководство по химическому анализу почв. М., из-во МГУ, 1970, 490 с.

6. Афанасьева Т.В., Василенко В.И. и др. Почвы СССР. М., Мысль, 1979, 380 с.

7. Баер P.A. Особенности формирования гидрогеолого-мелторативных условий на орошаемых землях юга Украины // Об-во "Знание" Украинской ССР, Киев, 1973, с. 3-6.

8. Баер P.A. Почвенно-гидрогеолого-мелиоративное обоснование эффективного использования орошаемых черноземных и каштановых почв юга Украины. Автореф. дисс. докт. г-м. наук, М., 1983, 46 с.

9. Баер P.A., Лютаев Б.В. Условия формирования мелиоративной гидрогеологической обстановки орошаемых земель юга Украины // Бюлл. Почвенного ин-та им. В.В. Докучаева, вып. 17, М., 1977, с. 6-13.

10. Баер P.A., Лютаев Б.В. Статистически доказанные связи между солепроявлением и урожаем на орошаемых почвах юга Украины // В кн. "Актуальные проблемы водохозяйственного строительства", Ровно, 1980.246

11. Баер P.A., Украинский Л.А. Почвенно-мелиоративные условия оршаемых земель юга Украины // Об-во "Знание" Украинской ССР, Киев, 1984, с. 4-18.

12. Базилевич Н.И., Панкова Е.И. Классификация почв по содержанию токсичных солей и ионов // Бюлл. Почвенного ин-та им. В.В. Докучаева, 1972, 91 с.

13. Бараев А.И. Система почвозащитного земледелия в Казахстане и степных районах Сибири // В сб. "Преградим путь эрозии", Ростов, 1970.

14. Барановская В.А. Оптимизация гумусного состояния почв // В кн. "Почвенно экологические проблемы в степном земледелии", Пущино, 1992, с. 79-87.

15. Барановская В.А., Азовцев В.И. Влияние орошения на миграцию карбонатов в почвах Поволжья // Почвоведение, 1981, № 10, с. 17-26.

16. Басов Т.Ф. Итоги пятидесятилетного изучения гидрогеологической роли лесных полос в Каменной Степи // Почвоведение, 1948, № 8, с. 475-483.

17. Безднина С.Я. Качество воды для орошения: принципы и методы оценки. М., из-во "Рома", 1997, с. 141.

18. Берг Л.С. Физико-географические (ландшафтные) зоны СССР. Л., ЛГУ, 1936, ч. 1,427 с.

19. Бобченко В.И., Семина Л.Г. Сущность метода Пфеффера в модификации Молозуева и Игнатовой // В кн. "Временные рекомендации по методам химических анализов засоленных и солонцеватых почв и воды", ВНИИГиМ, 1985, с. 35-38.

20. Бондарев А.Г. Изменение физических свойств и водного режима почв при орошении // В кн. "Проблемы почвоведения", М., Наука, 1982, с. 25-28.

21. Бондарев А.Г. Агрофизические свойства и водный режим почв сухостепной зоны Нижнего Поволжья, их изменение и оптимизация в условиях орошения. Автореф. дисс. докт. с-х. наук, М., 1985, 43 с.247

22. Бондарев А.Г. О классификации водного режима орошаемых почв // Почвоведение, 1996, № 8, с. 1017-1020.

23. Браун В.А. Исследование почвенно-мелиоративных процессов при орошении черноземов Высоких сыртов. Автореф. дисс. канд. техн. наук, М., 1987, 20 с.

24. Будаговский А.И., Насонова О.Н. Роль конденсации в водном балансе почвы // Метеорология и гидрология, 1991, № 9, с. 93-101.

25. Будыко М.И. Тепловой баланс Земли. JL, 1978, 38 с.

26. Бучинский И.Е. Колебания климата на Украине и поиски причин этих колебаний // Тр. Украинского н-и гидрометеорологического инта, 1964, вып. 45, с. 3-18.

27. Бялый A.M. Влажность почвы при завядании растений // Почвоведение, 1957, № 2, с. 31-41.

28. Вадюнина А.Ф., Корчагина З.А. Методы исследования физических свойств почв. М., Агропромиздат, 1986, с. 201-204.

29. Величко A.A., Карпачевский JI.O., Морозова Т.Н. Влагозапасы в почвах при глобальном потеплении климата, опыт прогнозирования на примере Восточной Европы // Почвоведение, 1995, № 8, с. 938-941.

30. Вернадский В.И. Биосфера (избранные труды по биогеохимии). М., Мысль, 1967, 376 с.

31. Вигутова А .Я., Розанова Э.Ф., Вальков В.Ф. Появление вторичого слитообразования в орошаемых Предкавказских черноземах Ростовской области // Биологические науки, 1986, № 5, с. 104-109.

32. Вительс J1.A. Солнечная природа атмосферных ритмов. Тр. ЦИП, 1957, вып. 51.

33. Вишневская Б.Н. Состав и свойства органического вещества южных черноземов Северного Казахстана. Автореф. дисс. канд. с-х. наук, Алма-Ата, 1973, 23 с.

34. Высоцкий Г.Н. Водоразделы и увлажнение степей. М., из-во ВАСХНИЛ, 1937, 19 с.248

35. Гармонов И.В. Грунтовые воды степных и лесостепных районов Европейской части СССР и их гидроклиматическая зональность // Тр. лаб. гидрогеологических проблем, из-во АН СССР, 1958, т. 17, с. 19-37.

36. Гидрометеоцентр Черного и Азовского морей. Агрометеорологический бюллетень, Одесса, 1992.

37. Глинка H.J1. Общая химия. Л., Химия, 1975, с. 434-437.

38. Губанов Я.В., Иванов H.H. Озимая пшеница. М., Агропромиздат, 1988, с. 62.

39. Дегтева М.С. Трансформация органического вещества южных черноземов под влиянием орошения. Автореф. дисс. канд. биол. наук, М., 1984.

40. Деревягин В.И., Гарюгин Г.А. Улучшение использования водных ресурсов на оросительно-обводнительных системах Ставропольского края // В кн. "Экономное использование водных ресурсов и меры по их сохранности", Новочеркасск, 1981, с. 22-24.

41. Докучаев В.В. Преобразование природы степей. Работы по исследованию почв и оценке земель, учение о зональности и классификация почв 1888-1900. М.-Л., из-во АН СССР, 1951, 595 с.

42. Докучаев В.В. Русский чернозем. М., Сельхозгиз, 1952, 635 с.

43. Докучаева Л.М., Скуратов А.Н. и др. Экологические аспекты орошения черноземов // Мелиорация и водное хозяйство, 1995, № 6.

44. Дубровский И.В. Особенности строительства дренажных систем на Ставрополье // В кн. "Эффективность оросительных мелиораций в Предкавказском регионе", вып. 9, Ростов-на-Дону, 1983, с. 3-21.

45. Евдокимова Т.И., Брехова Л.И., Лобозова Л.А. Продуктивность сельскохозяйственных культур и биологический круговорот веществ в249орошаемом земледелии на черноземах // В кн. "Орошаемые черноземы", М., из-во МГУ, 1989, с. 170-199.

46. Егоров В.В. Проблемы орошения черноземов в Предкавказской провинции // В кн. "Мелиорация и орошение почв равнинного Кавказа", М., 1986, с. 21-24.

47. Ежегодник по осадкам, температуре воздуха и запасам влаги в почве за 1965, 1976, 1977, 1978гг. по Одесской области.

48. Журов A.B., Тормасов В.А. К вопросу о высоте капиллярного поднятия воды в почве // В кн. "Совершенствование методов гидрогеологических и почвенно-мелиоративных исследований орошаемых и осушаемых земель", М., 1974, вып. 2, с. 170-181.

49. Жученков К.К. Спелость почвы, ее физическая природа и агрономическое знакение. Автореф. дисс. канд. с-х. наук, М., 1950, 19 с.

50. Жученков К.К., Колясев Ф.Е. Водный режим темно-каштановых почв при влагозарядках и вегетационных поливах в Заволжье // Сб. трудов по агрономической физике, M.-JL, Сельхозгиз, 1954, вып. 7, с. 84-93.

51. Зубенок Л.И. Испарение на континентах. JL, Гидрометеоиздат, 1976, с. 18-158.

52. Измаильский A.A. Как высохла наша степь. Предварительное сообщение о результатах исследований влажности почвы в Полтавской губ. в 1886-1893гг. M.-JL, Сельхозгиз, 1937, 75 с.

53. Казанцев Е.А. Гидрогеологические условия центрального и восточного Предкавказья // В кн. "Мелиорация и орошение почв равнинного Кавказа", М., 1986, с. 44-52.

54. Каменский Г.Н. Основы динамики подземных вод. М., Госгеоиздат, 1943, 248 с.

55. Каменский Г.Н. и др. Движение подземных вод в неоднородных пластах. М.-Л., ОНТИ, 1935, 187 с.

56. Качинский H.A. О влажности почвы и методы ее изучения. М., Новая деревня, 1924, 58 с.250

57. Ковда В.А. Происхождение и режим засоленных почв. M.-J1., 1946, т. 1, 568 с.

58. Кожевников К.Я. О факторах образования соды в почвах и грунтах // Почвоведение, 1974, № 4, с. 3-9.

59. Колосков П. И. Природные условия внутрипочвенной конденсации атмосферных паров // В кн. "Проблемы физической географии", 1937, вып. 4.

60. Комплексная реконструкция Татарбунарской оросительной системы на землях к-за им. Мичурина и с-за Дунайский Килийского района Одесской области // В отчете "Материалы почвенно-мелиоративных изысканий Одесского гипроводхоза", Одесса, 1989, с. 9-105.

61. Коненбаев С.Б. Изменение плодородия черноземов Восточного Казахстана при их длительном сельскохозяйственном использовании. Автореф. дисс. канд. с-х. наук, Алма-Ата, 1983, 22 с.

62. Константинов А.Р. Испарение в природе. Л., Гидрометеоиздат, 1968, с. 252-355.

63. Константинов А.Р., Харченко К.И., Бархатова М.Р., Буров B.C. Исследование режима испарения с сельскохозяйственных полей // Труды ГГИ, вып. 91, 1961, с. 76-99.

64. Константинов А.Р. и др. Методы расчета испарения с сельскохозяйственных полей// Л., Гидрометеоиздат, 1971, с. 31-105.

65. Корчагина З.А. Учебное руководство к полевой практике по физике почв. М., из-во МГУ, 1983, 81 с.

66. Кулаков Е.В. Закономерности распределения органических остатков в профиле черноземных почв Северного Казахстана // Почвоведение, 1960, № 3.251

67. Ланге O.K. Основы гидрогеологии. М., из-во МГУ, 1958, 256 с.

68. Лебедев А.Ф. Новая теория происхождения грунтовых вод. ТСХА, Метеорологическая обсерватория, М., 1928, с. 7-20.

69. Лебедев А.Ф., Лебедев H.A. О движении воды в почве в парообразной форме // Бюлл. почвоведа, 1929, № 1-3.

70. Лисицын К.И. О законах распределения пресных и соленых вод в сухих суглинистых степях в связи с рельефом. Новочеркасск, 1927.

71. Максименко В.П. Интенсификация технологических процессов возделывания сельскохозяйственных культур на орошаемых южных черноземах // В кн. "Эффективность орошения черноземов", М., 1988, с. 107.

72. Мальцев Т.С., Бугаев Н.Ф. Эффективность приемов обработки почв и посева по способу Т.С. Мальцева. М., 1955.

73. Мартьянова Е.А. Изменение особенности почв подвижными питательными веществами и гумусом // Вестник с-х. науки Казахстана, 1988, №9, с. 23-26.

74. Материалы Одесской гидрогеолого-мелиоративной экспедиции за 1978-1988гг. "Паспорт № 4 солевого стационара № 25, скв. 16 Татарбунарского орошаемого массива, дренажный участок № 3". Одесса, 1989.

75. Материалы Одесской гидрогеолого-мелиоративной экспедиции за 1984-1992гг. "Минерализация грунтовых вод за могол етие Татарбунарского орошаемого массива". Одесса, 1993.

76. Методические рекомендации по контролю состояния орошаемых черноземов. ВНИИГиМ и ОГУ, М., 1989, с. 98-99.

77. Методические указания по основным почвенно-биогеохимическим показателям и их допустимым пределам. Новочеркасский политехнический ин-т. и Воронежский университет, Новочеркасск, 1988.

78. Методическое руководство по изучению водного режима почв и влагообеспеченности сельскохозяйственных культур. М., 1986, с. 88-89.252

79. Минашина Н.Г. Орошаемые почвы пустыни и их мелиорация. М., 1974, 365 с.

80. Минашина Н.Г. Мелиорация засоленных почв. М., Колос, 1978, 269 с.

81. Минашина Н.Г. Эколого-мелиоративные условия и размещение орошаемых земель на Северном Кавказе // В кн. "Мелиорация и орошение почв равнинного Кавказа", М., 1986, с. 24-40.

82. Моделирование процессов засоления и осолонцевания почв. М., Наука, 1980, с. 108-116.

83. Никитин Б.А. Методы определения содержания гумуса в почве // Агрохимия, 1972, № 3, с. 123-125.

84. Никольский H.H. Практикум по почвоведению. М., Просвещение, 1965, с. 91-95.

85. Ончуков Д.Н. Движение парообразной влаги в верхних слоях почвы // Почвоведение, 1959, № 6, с. 102-105.

86. Оппоков Е.В. Режим грунтовых вод в районе Полесья. ГУЗ ИЗ Отдел земельных улучшений, 1914, 78 с.

87. Орлов Д.С. Химия почв. М., из-во МГУ, 1985, с. 164-166.

88. Орлов Д.С., Аниканова Е.М., Маркин В.А. Особенности органического вещества орошаемых почв // В кн. "Проблемы ирригации почв юга черноземной зоны", М., Наука, 1980, с. 35-61.

89. Орлов Д.С., Бирюкова О.Н., Розанова М.С. Реальные и кажущиеся потери органического вещества почвами Российской Федерации // Почвоведение, 1996, № 2, с. 197-207.

90. Орошаемые черноземы, из-во МГУ, 1989, 239 с.

91. Остапчик В.П. Обоснование и разработка методов планирования режимов орошения сельскохозяйственных культур (на примере Украинской ССР), т. 1. Дисс. докт. техн. наук, Киев, 1986, с. 86-259.

92. Панфилов В.П., Слесарев И.В., Шапорина И.А., Пономарев А.П., Сенькова JI.A. Изменение агрофизических свойств и допустимые пределы увлажнения черноземов Западной Сибири при орошении // В кн. "Эффективность орошения черноземов", М., 1988, с. 58-67.253

93. Парфенова Н.И., Решеткина Н.М. Экологические принципы регулирования гидрогеохимического режима орошаемых земель. Гидрометеоиздат, СПб, 1995, 359 с.

94. Перехрест С.М. Орошение на юге Украинской ССР // В кн. "Техническая информация", Киев, 1956, с. 4-5.

95. Поздняк С.П. Динамика плотности орошаемых черноземов Украины // Почвоведение, 1985, № 4, с. 56-59.

96. Почвенно-мелиоративное обоснование проектов мелиоративного строительства. В кн. "Почвенные изыскания для мелиоративного строительства", М., Союзводпроект, 1986, с. 73-85.

97. Почвоведение, ч. 2. Типы почв, их география и использование (под ред. В.А. Ковды, Б.Г. Розанова), М., Высшая школа, 1988, 368 с.

98. Почвы колхоза им. Мичурина Килийского района Одесской области. Книга 1. Почвенный очерк. Укрземпроект, Одесса, 1977, 72 с.

99. Приходько В.Е. Гумус почв и почвенных мезоструктурных отдельностей, его изменение при орошении // В кн. "Проблемы повышения плодородия почв в условиях Алтайского края", Новочеркасск, 1984, с. 24-36.

100. Приходько В.Е., Иванов И.В., Галибин А.Н. Влияние орошения на темно-каштановые почвы Сыртовой равнины // Пущино, 1985, с. 47.

101. Приходько В.Е., Иванов И.В., Судьина Е.С., Бейлин В.В. Орошаемые черноземы в Поволжье // В кн. "Эффективность орошения черноземов", М., 1988, с. 23-29.

102. Проектное задание орошаемых земель из Каратомарского водохранилища Кустанайской области. Л., Ленгипроводхоз, 1966.

103. Прокопенко П.А. Некоторые закономерности формирования вторичного засоления карбонатных южных черноземов Ставрополья при орошении и пути их мелиорации // Бюлл. Почвенного ин-та им. В.В. Докучаева, вып. 17, 1977, с. 26-32.

104. Решеткина Н.М., Сенновская Т.В. Природные ритмы осадков и их значение в орошаемом земледелии (на примере южных черноземов254

105. Причерноморья) // В кн. "Экологические аспекты природно-мелиоративных исследований", Тр. ВНИИГиМ, т. 88, 1995, с. 18-25.

106. Решеткина Н.М., Сенновская Т.В. Экологические аспекты влияния орошения на южные черноземы (на примере Северного Казахстана) // В кн. "Экологические основы орошаемого земледелия. Матер. Всерос. совещ.", М., 1995, с. 236-244.

107. Роде A.A. Основы учения о почвенной влаге. Л., Гидрометеоиздат, т. 1, 1965, 663 с.

108. Роде A.A. Вопросы водного режима почв. Л., Гидрометеоиздат, 1978.

109. Родин Л.Е., Базилевич Н.И. Динамика органического вещества и биологический круговорот в основных типах растительности // М.-Л., Наука, 1965, с. 147-162.

110. Русский чернозем. 100 лет после Докучаева. М., Наука, 1983, 305 с.

111. Саваренский Ф.П. Избранные сочинения. М.-Л., из-во АН СССР, 1950,412 с.

112. Самойлова Е.М., Фармаковская Ю.И., Быковская Т.К. Влияние орошения на южные черноземы Кулунды // Вестник с-х. науки, 1987, № 5, с. 53-58.

113. Сводный отчет за 1967-1977гг. Одесской гидрогеолого-мелиоративной экспедиции "Условия формирования гидрогеолого-мелиоративной обстановки на Татарбунарском орошаемом массиве и обоснование водно-солевого режима". Одесса, 1977.

114. Сенновская Т.В. Исследование динамики влаги зоны аэрации орошаемых южных черноземов // В кн. "Экологические основы орошаемого земледелия. Матер. Всеросс. совещ.", М., 1995, с. 280-281.255

115. Сенновская T.B. Годовая динамика внутрипочвенной конденсации водяных паров зоны аэрации южных черноземов // В кн. "Проблемы гидрогеологии, инженерной геологии и почвоведения", М., 1996, с. 122-126.

116. Соколовский С.П. Мелиоративно-гидрогеологическое районирование территории оросительно-обводнительных систем Центрального и восточного Предкавказья // В кн. "Гидрогеологические условия орошаемых земель", М., Наука, 1965.

117. Справочник по климату СССР: температура воздуха и почвы. Украинская ССР. вып. 10, ч. 2, JL, Гидрометеоиздат, 1969.

118. Температура воздуха на Украине. Украинский региональный НИИ, Л., Гидрометеоиздат, 1987, с. 326-361.

119. Угланов И.Н. Мелиорируемая толща почв и пород уга Западной Сибири//Новосибирск, Наука, 1981, с. 176-178.

120. Укрупненные нормы водопотребности для орошения по природно-климатическим зонам СССР. М., 1984, с. 3-336.

121. Файбишенко Б. А. Научно-методическое обоснование исследований водно-солевого баланса почв и грунтов орошаемых территорий. Дисс. докт. техн. наук, Киев, 1987, с. 371-380.

122. Харченко К.И. Суммарное испарение с различных угодий при оптимальном увлажнении почвы // Труды ГГИ, 1962, вып. 82, с. 102113.

123. Черноземы СССР (Поволжье и Предуралье). М., Колос, 1978, с. 247-250.

124. Чудновский А.Ф. Расчет величины внутрипочвенной конденсации //Доклады ВАСХНИЛ, 1977, №5, с. 10-11.

125. Шаповалова О.В. Капиллярное испарение почвенной влаги и его роль в водном режиме почв // В кн. "Биологические основы орошаемого земледелия", М., 1957.

126. Шнитников A.B. Изменчивость общей увлажненности материков Северного полушария // Зап. Геогр. об-ва СССР, 1957, т. 16.257

Информация о работе

Сенновская, Татьяна Владимировна
кандидата биологических наук
Москва, 2000
ВАК 06.01.14

Диссертация

Основные элементы водно-солевого и температурного режимов южных черноземов в связи с орошением - тема диссертации по сельскому хозяйству, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы