Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Противоэрозионная стойкость главных типов почв Таджикистана

ВАК РФ 03.00.27, Почвоведение

Автореферат диссертации по теме "Противоэрозионная стойкость главных типов почв Таджикистана"

"Ь и 1 3 &

'МОСКОВСКИЙ ОРДЕНА

ЗСКОВСКИЙ ОРДЕНА ЛЕНИНА, ОРДЕНА ОКТЯБРЬСКОЙ РЕВОЖЦИИ И ОРДЕНА ТР7ДОЕОГО КРАСНОГО ЗНА1ЕНИ ГОСУДАРСТВЕННА УНИВЕРСИТЕТ имени М.В.ЛОМОНОСОВА

ФАКУЛЬТЕТ ПОЧВОВЕДЕНИЯ

На правах рукописи

БАЗАРОВ Обид Атоевич

ПРОТИВОЭРСЗИОННАЯ СТОЙКОСТЬ ГЛЛВШХ ТИПОВ почв ТАДЖИКИСТАНА

специальность 03.00.27 - почвоведение

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Москва - 1392 г.

Работа выполнена на кафедре эрозии почв факультета почвоведения Московского государственного университета им.М.В.Ломоносова

Научный руководитель - доктор биологических наук,профессор

. М.С.Кузнецов

Официальные оппоненты - доктор биологических наук

Е.В.Сеин

кандидат сельскохозяйственных наук В.В.Демидов

Ведущее учреждение - Почвенный институт имени В.В.Доку-

чаева РАСХН '

Автореферат разослан * £ " Шуи1чУ-Р1992 года.

Защита состоится и

1992 года в 15 часов 30 минут на заседании Специализированного совета по почвоведению в'МГУ им.М.В.Ломоносова в аудитории М-2.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке факультета.

Приглашаем Вас принять участие в обсуждении диссертации на заседании Ученого Совета, а отзывы на автореферат в 2-х экземплярах, заверенные печатью, направить по адресу:

119399, г.Москва, Лрнинские горы, МГУ, факультет почвоводен: Учений Совет.

Ученый секретарь Специализированного

совета Г.В.Мотузова

f:

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

jMCCCpTHlUfj

Актуальность проблемы. Проблема оценки противсэрозионной

стойкости почв очень актуальна для Таджикистана. Значительное число работ, выполненных в Таджикистане по эрозионной тематике, посвящено изучению распространения эродированных почв, влиянию рельефа, климата, растительности п хозяйственной деятельности человека нь. развитие эрозии почв, разработке мероприятий по защите почв от эрозии и повышению плодородия эродированных почв /Буры-кин, 1961; Кабилов, 1974; Якутилов, 1S74; Ахмадов, 1280; Саддрид-динов, 1S87; Кирасиров, 1988 и др./. Однако противоэрозиопная стойкость почв Таджикистана изучена недостаточно. Лишь в работе М.Р.Якутилова /1974/ дана оценка противоэрозионной стойкости горной коричневой типичной и карбонатной почвы по водопрочности ее структуры /определенной методом Саввипова/ к сопротивляемости размыву струей вода /по методу Соболева и Пономаревой/. Однако эти показатели носят качественный характер. .

Нель работы. Дать количественную характеристику противоэрозионной стсГл-.ости главных типов почв Таджикистана и показать пра-KTiL'incxyû щлг.:енимость полученных результатов для -целей проектирования протнвоэрозпснных мероприятий /на примере разработки почвозащитной технолог:::! полива со бороздам/.

Основтте падпчк псслрдования.

1. Установить значения количественного показателя противоэ-розиочноЛ стойкости почв /размывающей сторости потока/ для главных типов почв Таджикистана.

2. Выявить основные свойства почв, влияющие на их противоэрозийную стойкость, и найти метод расчета размывающей скорости потока по другим легкоопределяег-щм свойствам почв.

3. Проследить зависимость важнейших факторов противоэрозиен-

ной стойкости почвы - сцеияения водопрочности структуры от других ее свойств. " ' .

4. Разработать допустимые /по условию неразмываемости почвы/ величины расходов воды в поливные борозды для некоторых почв орошаемой зоны Таджикистана и предложить мероприятия по их повышению. -

Объект исследования. Исследования проводились на главных типах почв Таджикистана' преимущественно тякелосуглинкстого кеха,-ни^теского состава: типичном сероземе /Ильичевский район, Оби-Киик/ горной коричневой карбонатной почве /Файзабадский район, Тангаи/, горной коричневой выщелоченной почве /Ленинский район, Хсдаа-Оби-Гарм/, высокогорной лугово-степной почве /перевал Анзоб/. Разрезы, представляющие типичный серозем, располагались п нияних частям склонов адыров, занятых целинной /эфемерное разнотравье/ и культурной растительностью /виноградник, люцерна, пшеница, хлопчатник, кукуруза/. Разрезы, характерные для коричневой карбонатной почвы, были заложены на склонах отрогов Каратегинского ¡хребта на высоте 1800-1900 м на старой залежи /злаково-бобовое разнотравье/, под люцерной, на винограднике и в саду. Горная коричневая выщелоченная почва характеризовалась разрезами на склонах Гис-сарского хребта на высоте 2800 м под шиповниково-арчовыми насаждениями. Образцы высокогорной лугово-степной почвы взяты на альпийском лугу на высоте 3370 м.

Методы исследования. При исследовании противоэрозионной стойкости почв использовался метод экспериментального определения размывающей скорости потока в полевых,лабораторных условиях, предложенный М.С.Кузнецовым /1981/ и основанный на анализе зависимости интенсивности смыва от скорости потока. Кроме того использовался метод расчета размываюцей скорости потока по формуле Кузнецова,

применимость которой для горних и предгорных псчв Таджикистана показана диссертантом. Определение физических и химических свойств почв, а также математическая обработка результатов проводились по общепринятым в почвоведении методам /Аринушкт'на, 1970; Дмитриев, 1572; Еад^нина, Корчагина, 1973; Секн, Еорезин, Гуд:з.*а, 1588/. Сцепление почвн определялось методом Цытовича /1963/. Расчет элементов почвозащитной технологии полива проводился по схеме, предложенной М.С.Кузнецовым, В.Я.Григорьевым, Л.Д.Ким /1985/.

Научная новизна.

1. Впервые количественно охарактеризована противоэрозиопная стойкость главных типов почв Таджикистана /типичного серозема, горной коричневой карбонатной почвн, горной коричневой вывдлочен-ной почвы, высокогорной лугово-степноЗ почвы/ по генетическим го-, ризонтам.

2. Прослежена связь количественного критерия протизоэрэзяон-ной стойкости почвы - величины размывающей скорости потока с во-допрочносты) структуры, сцеплением почвы, содержанием корней растений, плотностью сложения, Щебнистостыо. Показана применимость

к горннм и предгорным почвам уравнения размывающей скорости потока, выведенного ранее М.С.Кузнецовым /1981/ для равнинных почв.

3. Показана связь сцепления почв с их пористостью. Установлена зависимость водопрочнссти структуры типичного тяжслосуглини-стого серозема от содержания гут/уса, карбонатов и длительности последействия люцерны. Дано аналитическое внратение этих зависимостей.

4. Установлено влияние долкмера-структурообразователя К-9 на противоэрозионную стойкость типичного серозема и допустимые расхода воды в поливные борозды в широком диапозоне доз полимера /от 2,5 до 20 кг/га действующего вещества/.

Достоверность выводов. Вывода из диссертации основаны на большом фактическом материале. Диссертантом проведено 28 определений .размывание й скорости в эрозионном лотке и более 50 определений расчетным методом. Показано соответствие результатов, получаемых в лабораторных и половых условиях,на примере пахотного горизонта типичного серозема. Сг. атистическал обработка полученных данных подтверздает их достоверность.

Практическая ценность. На основе полученных результатов по протипоэрозпонной стойкости почв рассчитаны допустимые /по условию норазмываемости почв/ расходы воды в поливные оорозды лараэши уклонах для типичного серозема и горной коричневой карбонатной почвы и дана оценка эффективности рчда мероприятий по их повышению /введение хлопково-люцерновых севооборотов, применение разных доз полимера-структурообразоватсля К-9, предварительное увлажнение верхних частей поливных борозд малыми расходами воды, нарезка скошенных борозд/. Полученные данные по размыващим скоростям потока для почв Таджикистана могут быть использованы танке для проектирования водозадеркивавдих валов, водоотвсдявдк канав к буферных травяных полос.

Апробация работы. Основные положения диссертации дслокены на Всесоюзной конференции молодых ученых "Эрсзионно-аккумуллтив-ные процессы и народное хозяйство" в г.Москве в 1920 г., на Всесоюзной научной конференции "Почвенно-эрозконные процессы и меры

»

борьбы с эрозией почв" в г.Душанбе в 1991 г., на Всесоюзной школе-конференции молодых ученых "Экологические проблемы в почвоведении и земледелии" в г.Курске в 1991 г., на Всесоюзной научно!! конференции "Эрозиоведение: теория, эксперимент, практика" в г.Москве в 1991 г.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из

вЕеденля,^Гг..т:£в.заключения, выводов. Она изложена на /''-''страницах машинописного текста, содерглт таблиц, /£> рисунков. Список литературы включает/¿Мисточников, из которых V на английском язи-ке.

СОДЕРЖАНИЕ ИССЛЕДОВАНИЙ

1.Противоэпозионная стойкость главных типов почт? Таджикистана

Для определения величин размывающих скоростей потока проведены экспериментальные исследования в эрозионном лотке преимущественно водонаскценных образцов, взятых с разных глубин по профилю, под разними угодьями, а такко насыпных образцов рыхлых пахотных горизонтов почв.

Наиболее объективным количественным показателем противоэро-ззошюй стойкости почв является размывающая скорость потока, под поторсЯ понтуется та наиненызая скорость потока, при которой вторая производная от интенсивности сыыва по скорости потока на-члксо? расти при увеличении скорости движения воды. На этом определенен основана методика нахождения размываадей скорости потока путем анализа зависимости интенсивности ошва почв от скорости потока /Кузнецов,1981/. В результате экспериментов были получены величины донных размываших скоростей потока и выступов геометрической взроховатостп дпа /д /. Затем она пересчитывали» на величины средних для глубины потока 1 см размываюцях скоростей цря уровне пульсации скоростей, характерном для склоновых по-Токоз /1^/.

Представляет интерес проследить основные закономерности изменения размывающей скорости потока в зависимости от растительности, типа почвы и генетического горизонта по вертикальным почвенным зонам.

Исследования показали, что противоэрозионная стойкость тдао-

лосуглинистого типичного серозема зависит, главным образом, от содержания корней растений. Глубокие горизонты, начиная с Вк , обладают низкой, по классификации М.С.Кузнецова /1S81 /, проти-воэрозионной стойкостью /15 <20 си/с/, а иногда дата очень низкой /15 см/с>1^/, обусловленной неводопрочной структурой почвы /А< 1 ш/, невысокой плотностью сложения /1,2<д< 1,3 т/и1/ я низким сцеплением /0,15<С<0,30 т/мУ. Верхние горизонты типичного серозема /А^, В^, Bg/ пол пиеницей, кукурузой, хлопчатником, слабо связанные корнями, также обладают визкой противоэрозионной сгойкостью. На целине и в зарсзтях междурядьях виноградника при больизй плотности сложения почва и лучшем развитии корневых систем растений противоэрозионна«; етоГлость верхних горизонтов оказалась средней- Под люцерной при eaqthqct« сложения 1,4 т/м* содержании тонких корней, диаметров адпее 1 iat 0,1? и сцеплении 0,3-0,4 т/м* протиБоэрозионнат стойком» верхних горизонтов оценивается как высокая /30*tf,£50 c.v/c/и средняя '/20<Vp,£30 см/о /. Рыхлый пахотный горизонт серозема имеет очень низкую противоэро-эионкую стойкость Ар,= 13 см/с /.

Противсэрозионная стойкость нияних горизонтов коричневой карбонатной тяжелосуглинистой почвы Л^, В С/ - средняя. По сравнению с теми же горизонтами серозема спи обладают несколько большей водопрочностью /хотя d редко превышает 1 мм/, большей плотностью сложения /1,4^^61,5 т/и3/» беиошам сцеплением /0,30-< С^0,70 т/м1 /. Верхние горизонта /А, АВ/ почвы под пшеницей и в заросших междурядья виноградника такие имеют среднюю про-тивоэрозионную стойкость, несмотря на несколько большие по сравнению с нижними горизонтами водопрочкость структуры /l,10£cUl.70 ю и густоту тонких корней растений. Црохавоэрозионная стойкость верхних горизонтов коричневой карбонатной почвы под злаково-бобовым

разнотравьем при проективном покрытии 70-£0£ - высокая, а под люцерной - средняя или высокая. Водопрочкость структуры в этих горизонтах еще выше /1,60^5^2,40 га/, а содержание корней растений - больше, причем на северном склоне положительное влияние корневых систем растений на противоэрозионную стойкость почв выражено ярче, чем на ¡таном склоне. Необходимо отметить, что исследуемые почвы являются смытыми, о чем свидетельствует отсутствие горизонта В^. Рыхлый пахотный горизонт коричневой карбонатной почвы, так же как и серозема, обладает очень низкой противоэрози-онной' стойкостью /и^ = 14 см/с /.

Нижние горизонты горной коричневой выщелоченной почвы /ВС,С/ обладают средней или высокой противоэрозиопной стойкостью, а верхние горизонты /А^, АБ/ под шповниково-арчовьмя насазденпями с травянистым покровом - высокой. В верхних горизонтах этой почвы наблодается наибольшая водонрочность структуры /2,3*5^3,2 ммI довольно высокие значения плотности сложения /1,48^^1,53 т/и1/ в сцепления /0,804 С-60,52 т/м4/. Противоэрозлонная стойкость рыхлого гчхотного горизонта - низкая. /1^= 18 см/с /.

Верхние горизонты высокогорной лугово-степной почвы /А^ и В^/ имеют низкую противоэрозионную стойкость /20 и 16 см/с/. Это связано с их невысокой плотностью сложения /1,27 и 1,30 т/м'/, средними значениями сцепления /0,38 и 0,33 т/м1 /и водопрсчности структуры /1,27 и 1,30 мм/ и слабым развитием корневых систем растений. Полученные результаты хорошо согласуются с данными В.Я.Куте-минского, Р.С.Леонтьевой /15оС/, показавшими неводопрочность структуры высокогорных лугово-степных почв, их высокую общую скважность и бедность глинистыми минералами. Следует отметить, что самый верхний трехсантиметровый слой высокогорной лугово-степной почвы представляет собой дернину и тлеет, по-видимому, более вы-

сокую противоэрозиокную стойкость, т.к. он густо переплетен корнями растений, однако ввиду его малой мощности определить проти-воэрозионную стойкость используемым методом не представляется возможным.

Таким образом, проведенное исследование подтвердило.полученную ранее М.Р.Якутиловым /1974/ для почв Таджикистана, а также Х.М.Махсудовым /1989/ - для почв Узбекистана, закономерность -нарастание противоэрозионной стойкости с увеличением высоты местности от типичных сероземов до горных коричневых выщелоченных йочв -и придало ей количественный характер. В то ке время оказалось, что при дальнейшем переходе к высокогорным лугово-степным почвам эта закономерность не сохраняется. Противоэрозионная стойкость верхних горизонтов почв оказывается выше, чем более глубоких, что связано обычно с большей водолрочностью их структуры и насыщенностью корнями растений, а иногда - с большими показателями плотности и сцепления. Эта закономерность четко выражена в почвах под хорошо развитой растительностью.

Приведенные выше величины размывающих скоростей получены для потоков, не испытывающих воздействия довдевыз: капель. Однако . при дождевом стоке удары капель доадя внзывакт в потоках добавочную турбулентность. Кроме того, под воздействием ударов до ждевых капель происходит разрушение водопрочной структуры почвы. Влияние этих факторов на противоэрозионную стойкость почв можно оценить количественно /Кузнецов, Григорьев, Хан, 1990/. Расчеты показали, что при очень сильном дожде с интенсивностью 0,66 т/ли средним диаметром капель 2 мм и скоростью их падения 5 м/с при глубине потока 5 мм размывающая скорость потоков на незащищенной растительностью поверхности серозема и горной коричневой карбонг ной почвы оказывается ниже, чем без воздействия капель дождя при

мерло в 1,7 раза. При увеличении интенсивности дождя или уменьшении глубины потока можно получить еще меньшие значения размывающей скорости потока. Однако приведенный прзгмер является достаточно типичным, чтобы использовать его для приблизительного суждения о влиянии капель дождя ка разг.шващуп скорость потока.

Чрезвычайно пх-лкм для понимания закономерностей эрозии горных почв является вопрос о влиянии щеблистссти на их противоэро-зионную стоГжость. В связи с этим било проведено специальное изучение этого вопроса. Для исследования использовались рыхлые насыпные образцы типичного серозема в ьоаДушно-сухом состояния при четырех уровнях цебнистостк /0, 20, 40 и £С% по ьесу/. Результаты исследования зависимости интенсивности смыва /средней за б часов опыта/ от скорости потока показали,.что щебень размером 8-15 т оказывает сильное защитное действие на почву. Размывающие скоргасти, полученные в лабораторных условиях при глубине потока 2 см, оказатась'равными дат указанных.вариантов опыта, соответственно,!!^; 14,2; 18,1;. 25,0 см/с. Следовательно, в первом приближении кожго считать, что при прочих равных условиях для скелетных почв следует принимать величины размывающих скоростей в 1,5-2 раза выше, чем для неекелеткых.

Полученные результаты были использованы для проверки применимости для горных и предгорных поча уравнения, предложенного М.С.Кузнецовым /1981/ для расчета донной размывающей скорости потока для равнинных почв по' другим легкоопределяемым их свойствам.

, /1/

где - донная размывающая скорость потока для почвы при ее исходной влажности V/ , м/с; т4- коэффициент, зависящий от содер-

жания корней растегшй диаметром менее 1 мм; коэффициент, определяемый наличием донных или взвешенных наносов /душ чистой вода *«г=1/; ускорение силы тяжести, м/с2; »V- коэффициент, зависящий от размаха пульсаций скоростей в потоке и принимаемый равным 2,28 /дая потоков, не испытывавдих воздействия довдевых капель/; соответственно, плотность твердой фазы почвы и вода, т/м^; - средневзвешенный диаметр водопрочных агрегатов при ксходной влажности почвы \^/по методу Саввинова/, м; ^пороз-ность агрегатов, %; Сч>- - сцепление водонасыщецной почвы /по методу Цытовича/ при исходной влажности почвы и'» т/м**; £ - коэффициент, определяемый величиной плотности сложения почвы /при

¿1,2 т/м^ £ = О/; К - коэффициент однородности, рассчитываемый по ре'ультатам определения сцепления почвы Д!ирцхулава, 19С7/*

Определив значения всех аргументов, входящих в уравнение /1/, получали расчетные значения донной размывающей скорости потока дая катдого образца почвы и затем сравнивали их с полученными экспериментально в эрозионном лотке. Оказалось, что для монолитных образцов "средняя относительная ошибка составила 6,5$?, а дая насыпных - 4,3%. Таким образом, проведенное исследование показало применимость к предгорным и горным почвам Таджикистана экспериментально-теоретического уравнения, предложенного М.(¡.Кузнецовым /1981/ для расчета донной размывающей скорости потока для равнинных почв.

Следует отметить, что измерение сцепления почвы методом Цытовича довольно трудоемко, В сеязи с этим была сделана попытка найти связь значения сцепления с показателями других свойств почв, определение которых не представляет больших трудностей. Можно было ожидать, что сцепление тесно связано с пористостью почвы, характеризующей плотность упаковки частиц и число контактов меяду

ними, и с гидроф:ш>ностью, свидетельствующей о прочности этих контактов. Экспериментальные данные показали тесную корреляцию произведения сцепления на коэффициент однородности с величиной, обратной коэффициенту пористости /Кд/ /рис.1/ .

кс

0.1-

«и ■

КС

о.н

0.5 0.2 0.'

ОД

1.1

7Й1

Рис.1. Зависимость сцепления почвы /с учетом его однородности/ ДС,т/м2/от коэффициента пористости Ап/

«5 2.0 " /РЛ.

Рис.2. Зависимость сцепления почвы /с учетом его однородности/ АС, т/м2 / от общей порозности /Робщ/

Эта зависимость Еыраяается уравнением:

кс = _ о,80 при 0,80^КП&1,13 .

кп

Средчяя относительная ошибка расчета по этому уравнению равна 18,7$.

Была найдена таюхе зависимость КС от другого показателя пористости, широко используем^ов физике почв - общей порозности

/робщ/ /рис.2/.

Зависимость выражается уравнением:

КС _ 1,67 ^ 0,44^Робщ^0,53 .

*общ

Относительная ошибка составила 16, Р>%.

Исследование зависимости сцепления почв от показателей гад-рофильности /пределов.и числа пластичности/, а также гранулометрического состава почв показало невысокую нолс:гительную корреляции. По-видимому, это связано с тем, что все исследованные образцы лочвы были одного и того не гранулометрического состава - тя-желосугллпистого.

- .Полученные результаты позволили такжо найти зависимость между величиной выступов шероховатости поверхности /и /' и средневзвешенным диаметром водопрочных агрегатов / с1 /. Коэффициент К в зависимости Л =КЗ оказался равным для монолитных образцов, в среднем, 0,69, а для насыпных - 0,73, что подтверждает полученную ранее М. С. Кузнецовым /1901/ зависимость:

Д = 0,73.

2. родопрочность и противоэрозионная стойкость орошаемого типичного серозема

Следует отметить, что в почвах плотности сложения не более 1,2 т/м? коэффициент £ в уравнении /1/ оказывается равным нулю, > сцепление уже не является аргументом в уравнении донной размывающей скорости потока. Если, в дополнение к этому, рыхлый горизонт почвы не связан корнями растений и, следовательно, коэффициент Л14 равен 1, то из трех основных факторов противоэрозионной стойкости почв /водопрочность структуры, сцепление и сзязывающее действие корней растений/ активно действующим оказывается лишь первый. Из исследованных почв это в полной мере относится к пахотным горизонтам типичного серозема и горной коричневой карбонатной почвы в поливных бороздах после их нарезке или культивации междурядий. В этом случае противоэрозионная стойкость почвы пол-

ностью определяется водопрочностью структуры, и обе они зависят от одних и тех ке первичных свойств почвы.

Для выявления этой закономерности било взято 36 образцов типичного серозема из рыхлого поверхностного слоя в поливных бороздах на хлопковой старопашке на территории колхоза гол. ХХ1У партсьезда С<5и~Ки;жской долины. Результаты анализов показали, что водопрочность структуры образцов почвы в воздусяо-сухом исходном состоянии очень мала, средневзвешенный диаметр водопрочных агрегатов составляет 0,12-0,27 юл, что соответствует интервалу • донных размываюпшх скоростей 3,7-5,5 см/с.

Установлено, что величиной средневзвешенного дкеметра

водопрочных агрегатов при воздушно-сухом исходном состоянии почвы /Л,мм/ и содержанием гумуса /Ср , %/, деленным аа карболатно-сть Д,?/, существует довольно тесная связь /рис.3/.

Рис.3. Зависимость средневзвешенного диаметра водопрочных агрегатов воздушно-сухих образцов типичного тяжелосуглинистого серозема /Л ,мм/ от содержания гумуса /Сг,?/и карбонатов А, ? /.

Карбонатность: 1-7,5-12,5?; 2-12,6-17,5?; 3-17,6-22,5?; 4-22,6-27,5?

При увеличении содержания гумуса в почве водопрочность arpe'' гатов повышается. Увеличение карбонатности почвы при одинаковом содержании гумуса угле пылает эффективность воздействия гумусовы! веществ на образованно водопрочных агрегатов, по-видимому, благодаря обволакиванию почвенных частиц карбонатными пленками. На ос нованяи проведенных исследования дано аналитическое выражение

этой зависимости: Л

4 = зз„ю fa^yffr12* » одз .

Формула справедлива при 9 4 27Í и 0,44 á Cr¿ 1,815? * Относите-л.вая ошибка при расчетах составляет 4,9?.

Водопрочность структуры предварительно капиллярно увлажненных образцов почв значительно вг.ше и изменяется в пределах 0,5 -1,5 мм, а величины донных размывающих скоростей потока - от 7,3 до 12,6 см/с. Следует отметить, что для них характер зависимости водоирочности структуры от содержания гумуса и карбонатов аналогичен описанному выше для воздушно-сухих образцов почв /рис.4/.

J ■

Рис.4. Зависимость средневзвешенного диаметра водопрочных агрегатов капиллярно увлаженных, образцов типичного тяжелосуглинистого серозема от содержания гумуса /Ст,%/ и карбонатов

Карбонатность: 1-7,5-12,2-12*6-17,5£; 3-17,6-22,5£ 4-22,6-27,5% ■

Зависимость выра-кается следуютим эмпирически?.! уравнением:

¿Ц= 0,71 + 0,58 Ср -0,023 ?с при :9й&427#; 0,44^0^1,81^

где^- средневзвешенный диаметр водопрочных агрегатов капиллярно увлажненных образцов типичного серозема /по методу Саввлнова/, мм. Относительная ошибка расчета составляет 17,

Следует отметить, что влияние механического состава на водо-прочность структуры не проявилась достаточно четко в этих опытах, что связано, по-видимому, с однородностью исследуемых почв

по механическое «у составу /все они - тягелосуглинистые/.

ей'

Более подробно было изучено последствие люцерны на водопроч-ность структуры типичного тяхелосуглинистого серозема под хлопчатником. С этой целью были взяты образцы-почвы из пахотного слоя на участках под хлопчатником, возделывавшямся через 1,2 и 3 года после запашки пласта люцерны. Обработка полученных данных показала, что средневзвешенный диаметр водопрочных агрегатов составил соответственно 0,58; 0,36; 0,25 мм, а при монокультуре хлопчатника - 0,13 мм. При этом увеличение содертсания гумуса в почве после люцерни 3-го года пользования составило около 0,3%, что явно недостаточно, чтобы объяснить столь резкое повышение водопрочпости структуры. В связи с этим была сделана попытка найти связь водопрочности структуры типичного тяжелосуглинистого серозема непосредственно с длительностью последствия люцерны в интервале 1-3 года /рис.5/. Обработка результатов показала, что указанная зависимость для воздушно-сухих почв выражается следующим уравнением: п ои

0,18 ,

где средневзвешенный диаметр водопрочных агрегатов воздушно-сухой почвы через "Ь лет после запашки пласта люцерны, мм.

о,ь

Рис.5. Зависимость средневзвешенного диаметра водопрочных агрегатов воздушно-сухих образцов типичного тягсдлосугли- . нистого серозема /Д^.мм/ от длительности последствия люцерны /"Ь, год/

Повышение : одолрочности структуры после, возделывания люцерны, по-видимому, объясняется повышением содержания свежеобразованного гумуса, доля которого в общем содержании гумуса не столь утг. велика, по эффективность структурообразующего воздействия чрезвычайно васока. С течением времени активная фракция гумуса теряется, "и водопрочность•струкг.фы понижается. Подобная точка зрения высказывается также Ю.А.Акрамовым /1991/, ..лязывающим V структурообразующую функцию гумуса со свободными и связанными с полуторными окислами фракциями гуминовнх кислот.

Расчеты по уравнению /1/ показали, что донные размывающие скорости потока для типичного тякелосуглинистого серозема под хлопчатником, возделывакщимся через 1,2 и 3 года после люцерны /3-его года пользования/ и при монокультуре хлопчатника составляют,соответственно,7,8; 6,1; 5,1 и 4,3 см/с. Для проверки соответствия расчетных значений размывающих скоростей потока величинам, полученным экспериментально в полевых условиях было проведено определение размывающей скорости потока в поливных бороздах на

типичном сероземе под хлопчатником через 3 года после запашки пласта люцерны. Изучение зависимости интенсивности выноса поч-йы /средней за 5 часов опыта/ от донной скорости потока и дальнейшая математическая обработка результатов показали, что донная размывающая скорость потока равна 5,4 см/с /рис.6/. Сравнение с расчетным ее значением /5,1 см/с / показало, что относительная ошибка составляет 5,5$, что вполне допустимо.

Рис.6. Зависимость интенсивности выноса почвы в поливных бороздах /4, г/м'с/ от донной скорости потока /1д , ал/с/ в обычных /а/ и логарифмических координатах /б/

3. Использование результатов исследования противоэрозионной •стойкости почв для расчета противоэрозионных мероприятий При поливе по бороздам

Исследования Ц.Е.Мирцхулавы /1970/ и М.С.Кузнецова /1981/ показали, что ирригационная эрозия почв не превышает допустимого предела, если скорость потока в головной части борозды не превышает так называемую "допустимую", равную 0,8 размывающей скорости.

Целью проведения противоэрозионных мероприятий является снижение скорости потока до уровня допустимой.

.Многими исследователями было показано, что в качестве противоэрозионных мероприятий прп бороздковом поливе могут использоваться: полив допустимым /по условии неразмываемости почв/ расходом воды, полив по скошенным, контурным и извилистым бороздам, полив по предварительно увлажненным бороздам и обработанным полимерами-структурообразователями /Карова,1961; Мирцхулава,1970; Хамдамов, 19?5; Дкгереная,1977; Буачидзе,1£81; Нурматов,Гуломдтанов, 1981; Кугг^Ц0Б,1961; Паганяс,1£62; Сурин,1985; Носиров,Вдовенко,1987; Григорьев,1983; Гурбанов,1988; Нурбердаев,Сапарсв,19Ö8; Махсудов, 1S8S; Поляков,1990/.

Допустимые расходы воды :и поливные борозды были рассчитаны по методике, предао;г.енной М.С.Кузнецовым, В.Я.Григорьевым, А.Д. Кем /1985/ и основанной на использовании формул гидравлики, вкло* . «шдах допустимую скорость движения воды, коэффициент шероховато-ста в величину выступов (шероховатости русла. Пользуясь этой ыето» дикой, были установлены допустимые расхода воды в поливные борозды дся типичного серозема и горной коричневой карбонатной почвы при различных уклонах поливных борозд /табл.1/. При атом донные допустимые скорости потока дня указанных почв принимались равным», соответственно,4,5 и 6,0 см/с, а величины выступов шероховатости-0,17, в 0,23 ш.

Таблица 1

Допустимые /по условию неразмываемости поливных борозд/ расходы вода

1 Уклон ПОЛИВНЫХ борозд_.i

Почва ! 0.005 ! 0.01 ! 0.02 ? 0.03 ! 0.06 ■_? Допустимый расход воды, л/с

Типичный серозем тяжелосуглинистый 0,46 0,21 0,09 0,06 0,02

Горная коричневая карбонатная тяжелосуглинистая 0,58 0,26 0,11 0,07 0,03

Результаты расчета показали, что допустимне расходы воды в борозды весьма мата и,в общем, близки к полученным ранее В.Я.Су-рйным и др. /1978/ для средкесуглинистых сероземов Таджикистана. Различия з их величинах мЬнду типичным сероземом и горной коричневой карбонатной почвой составляет, в средарм, 20^. Допустетлне расходы воды оказгтпсь бы выше /примерно на 50 и 2С£/, если б.", дяя расчета использовалась показатели водопрочности почвы, находившейся под хлопчатником не 3, а 1 или 2 года после лхцерны. В то же время при расчете на водопрочность структуры почвы пря монокультуре хлопчатника допустимые расходы уменьшаются в среднем на 20%. Это свидетельствует о значительной почвоохранной фективности хлопково-люцерновых севооборотов.

Зачетное влияние на величину допустимого расхода воды оказывает также другой важней фактор водопрочности и противоэрозионной стойкости почв - кх исходная влатаость. Поскольку допустимые скорости потока для предварительно увлажненных почв примерно в 2 раза выше, чем дня воздушно-сухих, то и допустимые расходы вода вдвое больше. В связи с этим метод предварительной /до основного полива/ замочки верхней части поливных борозд малыми расходами воды следует рассматривать как эффективнее мероприятие по повышению допустимого расхода воды в поливные борозды на тяжелосуглинистых типичных сероземах и горных коричневых карбонатных почвах.

Более радикальным противоэрозиояннм мероприятием при поливе по бороздам является обработка почвы по дну поливных борозд малыми дозами полюлеров-структу^ообразователей. Из них препараты серии "К" напши достаточно широкое практическое применение в орошаемом земледелии Узбекистана. Наиболее перспективен полимер К-9, отличающийся высокой эффективностью и доступной стоимостью. Он получен в Институте химии АН Узбекистана путем неполного омыления

в щелочной среде отходов волокна "нитрон", состоящего из тройного сополимера кислотгнитрилоакриловой, метакриловой и итаконовой. Несмотря на .большое число работ по применению полимеров для защиты почв от ирригационной эрозии, до сих пор недостаточно разработан вопрос о выборе рациональной технологии полива при применении тех ели иных доз препаратов;

Известно, что противозрозионное действие полимеров-структу-рообразователей, независимо от их химической структуры и свойств поч>, заключается в повышении водопрочности почвенной структуры, чтс одновременно приводит к увеличению водопроницаемости и проти-воэрсзионной сто2кости почв. Поэтому мерой противоэрозионногс деЁ ' ствия полимерах препаратов является изменение водопрочности стру ктуры. Для определения влияния разных доз полкмера-структурообра-аователя К-9 на водопрочность структуры сероземов испытивались дс за 0 /контроль/; 2,5; 5,0; 10,0; 15,0; 20,0; 25,0; 30,0 кг/га-■действующего вещества. При внесении этих доз средневзвешенный даг ыетр водопрочных агрегатов повысился от 0,25 до 4,0 га. Результаты расчетов по уравнению /1/ при Ь = 0 показали, что величина донвой размывающей скорости при этоы возрастала с 0,055 до 0,21 к/с /табл.2/, но эффективность действия единицы препарата падала, причем особенно заметно при дозе 20 кг/га и более.

Таблица 2

Влияние дозы полимера К-9 на величины донных размывающих скоростей потока /У^/ и выступов шероховатости русла /д/

Пункт, почва ! Доза К-9, кг/га ! , м/с ! д ,мм_

Оби-Киик, типичный 0 /контроль/ 0,055 0,2

серозем тяяелосугли- 2,5 0,08 0,4

нистый в воздушно- 5 0,11 0,7

сухом исходном состс- 10 0,12 0,8

янии 15 0,14 1,3

20 0,18 2,0

25 0,20 2,5

30 0,21 2,8

По этим данным били рассчитаны допустимые /по уолошш лпраз-мываемости почпы/ расходы поды на разных уклонах шушншгл борозд /табл.3/. Результаты показали, что допустимы.! раоуол по дм уяллп-чился в средпем п 2 раза по сравнению с контролем при лото полл-мерч 10 кг/га, в 3,3 раза - при 20 кг/га и в 4 роза - при '30>' кг/га.

ТпДтапк ,К -

Влияние полимера К-9 на допустимые /по условию неразмываомости почвы/ расходы воды в полисный борозд,

! Лоза К-9, ! Уклон поливной борозды Почва, пункт , кг/га I о,С05 Г 0,01 ! 0^0 Г Г О, Ю I "о^""

! ! Лопустк.'ые рпсходн поды, л/с

Обп-Киик, тип и— контроль 0,46 0,21 0,09 0,06 0,02

чныЗ серозем 2 5 0,69 0,30 0,13 0,08 0,0-1

тятелосутлиние- 5 0,77 0,38 0,16 0,10 0,01

ТЫЯ 10 0,89 0,42 0,18 0,11 0,(й

15 1,00 0,49 0,20 0,12 0,05

20 1,84 0,70 0.28 .0,17 0,0?

25 2.08 0,79 0,31 0,18 0,07

30 2,28 0,87 0,33 ,0,19 0,Ой

Выбор то'1 или иной дозы полимора зависит от крутизны озслоцд, однако, в обдам, ог.гкмалыюй дозы К-9 следует считать 10-20 кгДм доЯстпувдего петхства /100-200 кг/га 10£ пасты/.

Большое значение г.огпг иметь и другой прием попыгсаштя попу с ■

тнмого /по условию неразшпаемосги почвы/ расхода поды п барьь.па-

* ■»

умчнытоние фактического уклопа борозд. Оно возможно путем пароя-кл скошенных борозд, проложенных под острым углом к горияои^аплм, и контурных бороп.п, идущих и направлении, близком к горизонталям.

Расчеты показали, что нарезка борозд под углом 30° к горцлин-тплям но позьелялт значительно повысить допустимые расюды поди. В то же время пр:г их нарезке под углом 45° допустимые расходы, воды увеличиваются в среднем примерно в 1,Е> раза, а пол углом СО0--

в 2-3 раза.

ВЫВОДЫ

1. Противоэрозионная стойкость горных и предгорных почв Таджикистана изменяется от очень низкой /Г?)< 1 5 см/с / до высокой /ЗС<1у,£50 см/с/. При этом почвы располагаются в следущий ряд в порядке возрастания противоэрозпонной стойкости: типичный серозем и высокогорная лугово-степная почва, горная коричневая карбонатная, горная коричневая выщелоченная почва.

2. Противоэрозионная стойкость почв уменьшается вниз по про . фкл»., что особенно заметно для почв под хорсшо развитой растительностью. Величины раэшЕавдих скоростей потока для верхних гори зонтов горной коричневой'карбонатной почвы и типичного серозема под люцерной,на целине и залегси в 1,4-2 раза выше, чем для нижнк горизонтов. Дл^ горной коричневой почвы эти различия не велики.

3. Противоэрозионная стойкость скелетных почв повышается

. с увеличением содержазптя щебня. При щебнистости 20-605? /по Еесу/ величина размывающей скорости потока для почв в 1,5-2 раза выше по сравнению с кескелетнсй почвой.

4. Предварительное капиллярное увлажнение почв значительно повышает их водопрочность а противоэроззонную стойкость. Величины донных размывающих скоростей потока. для рыхлых пахотных горизонтов типичного тяжелосуглинистого серозема и горной коричневой карбонатной почвы увеличивается примерно в 2 раза.

5. Водопрочность структуры и противоэрозионная стойкость пахотных горизонтов тяжелрсуглинистих сероземов повысается с увеличением содержания гумуса, ¡уменьшением карбонатности, сокращением длительности непрерывного возделывания хлопчатника в хлопково-люцерновом севообороте,

6. Внесение .црлдаера К-9 в дозах от 2,5 до 30 т/га действующего вещества повыс*шо величину донной размывающей скорости пото-

а для пахотного горизонта типичного тяке-тссугликястого серозема Д.5-4,0 раза. Ст:.:о'!опо уменьщение эффективности действия единк-ы препарата при увеличении дозы его внесения, особенно свыше О кг/га.

7. Закономерности влияния водопрочности структуры, сцепления, лотнссти сложения я других свойств лочэ, а такге корней растений а противоэрозионную стойкость почв достаточно горою списывается равнением Кузнецова, предложенным ранее для равнинных почв.

8. Сцепление горных и предгорных почв преимущественно тязсело-■утлинистого механического состава, установленное методой Цытозя-1а, связано с показателя!.!« пористости почв линейными обратными за-ясимостями. Получены уравнения этих зависимостей.

9. Величины выступов рероховатости поверхности связаны со ¡редневзвешешшм диаметром водопрочных агрегатов горных и предго-лтых почв прямой линейной завис злостью с коэффициентом пропорцио-. 1альности 0,7.

10. Рассчитанные по условию яеразмываемсстп почвы допустимые исходы юды в поливные' борозды на типичном сероземе и горной коричневой карбонатной почве тяяелосуглинлстого механического соста-за весьма мала. Эффективность противоэрозионных мероприятий в повышении допустимых расходов воды оценена следующим образом: взе-кение хлопково-люцерновых сезооборотоз-от 20 до 80$; предварительное увлажнение верхней части поливных борозд малыми расходами во-5ы - в 2 раза, внесение полимера К-9 в дезах 10-20 кг/га - в 2,05,4 раза, нарезка скошенных борозд под углом 45°- €0° к горизонталям- 1,6-2,5 раза.

ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ

Для. практического использования в производстве предложены:

1. Значения размывающих скоростей потока для главных типов почв Таджикистана под разной растительностью по генетическим го-

ризонтам.

2. Метод расчета размывающих скоростей потока для горных и предгорных почв по другим легкоопределяемым их свойствам.

3. Элементы противоэрозионпой технологии полива нетипичном «ерозоно и коричневой карбонатной почве тяжелссутлинистого меха 1.ЯЧССКСГО состава при разных уклонах, включающей полив допустим ми /по условию неразмываемости почвы/ расходами вода, предварительную замочку верхних частей поливных борозд, нарезку скошонп оорозд, обработку их полимером-структурообразователем К-9.

ПУБЛИКАЦИИ ПО ДИССЕРТАЦИИ

1. Водопрочность и противоьрозиочиач стойкость пахотных гс рнзонтоь некоторых почв Тадеткистана/Дезисы докладов Всесоюзгк научной конференции: "Почвенно-эро?ионпые процессы и меры борь( с эрозией почв". Душанбе. 1991. С.92-93.

2. Водопрочность и противоэрозионная стойкость типичного I розема Оби-Киикской долины Таджикской СС^Латерпалы Всесоюзной ?ш(а/ш-ко»|юренции молодых ученых "Экологические проблемы в поч ведении и земледелии". Курск. 1991. С.64.

3. Предупреждение ирригационной эрозии на типичном серозе и коричневой карбонатной почва Таджикской ССР/Л'атериол.1 Всесс ной школы -конференции молодых ученых "Экологические проЛлегы почвоведении и земледелия". Курск, 1991. С.114.

4. О противоирозиончоД стойкости некоторых почв Тадхпкисэ на//Тезисн докладов Всесоюзной научной конференции "Эрозисвед« тйорпя, эксперимент, практика". Москва. 1991. С.Я8-89 /в соавт стве/.