Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

СОЛЕВОЙ РЕЖИМ ИРРИГАЦИОННО-ГИДРОМОРФНЫХ ПОЧВ И ЕГО ПРОГНОЗ В УСЛОВИЯХ ЛЕСОСТЕПНОЙ ЗОНЫ ЗАУРАЛЬЯ

ВАК РФ 06.01.02, Мелиорация, рекультивация и охрана земель

Автореферат диссертации по теме "СОЛЕВОЙ РЕЖИМ ИРРИГАЦИОННО-ГИДРОМОРФНЫХ ПОЧВ И ЕГО ПРОГНОЗ В УСЛОВИЯХ ЛЕСОСТЕПНОЙ ЗОНЫ ЗАУРАЛЬЯ"

■і- тії1

ВСЕСОЮЗНАЯ ОРДЕНА ЛЕНИНА И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ АКАДЕШЯ СЕЛЬСНОХОЗЯИСТЗЕННЫХ НАУК. иыенИ 8.И. ЛЕНИНА

0№ЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ПОЧВЕННЫЙ ИНСТИТУТ им. В.В. ДОКУЧАЕВА

На правах рукописи .

ПАНОВ

Георгии Александрович

удк 631.413:681.й?1

СОЛЕВОЙ РЕАШ ИРРИГАаиОННО-ПДРОЫОГХНЛХ ПОЧЗ И ЕГО ПРОГНОЗ

а условиях лйсистйпной асш Зал^амлэь

Специальность 05.01.02 - ЦелиорацнЯ И орошаемое

аеилецелие

ч Автореферат

диссертации на соискание ученом степени иандидете сельсиохоаяйствениых наук

Москва - 196*

Iі о-'л.

Работе выполнена в Челябинской опытно-мелиорагивнои станции Уральского научно-исследовательского института комплексного испольвования и охраны водных ресурсов (УралНИИВХ).

Научный руководитель - доктор сельскохозяйственных

наук Н.Г. МИ ПАПИНА.

Официальные оппоиеиіьі; доктор сельскохозяйственных наук, профессор Ф.Р. БА"Д£ЛЬЫАН, кандидат биологические наук, старини научный сотрудник II. А. МУРОМЦВВ.

Ведущая органивация: Курганских сельскохозяйственный

институт

Защита состоится рісаіфіН 1264 р.

часов на яаседаиии Специализированного совета і. о;-■',).'¡¡5. 01 при Почвенном институте им. ¿.В. Докучаева

Адрес: 106017, г. Москва, А-17,

. Пыжевский переулок, д. 7, Почвенный институт им. В.8.' Докучаева

; диссертацией 'можно ознакомиться в библиотеке шого института им. в.8. Докучаева а

Автореферат рааоолан " ¿С&ЛСрлЪ 1ГЄ4 г.

. секретарь ^роваиного совета ^лог ■ х наук -

З.С. ОДИНЦОВ

06.ЦАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблему. В решениях ХХУ1 съезда КПСС и Продовольственной программой планируется значительное увеличение производства сельскохозяйственной продукции. Наиболее эффективным способом повышения продуктивности сельскохозяйственных угодий является оросительные мелиорации. Площадь орошаеь&х земель в лесостепной зоне Челябинской области составляет около 60 тыс, га. Опыта и научных разработок по регулированию водного режима почв поливаий накоплено недостаточно и это является одной на причин,подъема уровней грунтовых вод, засоления ороиаемых земель, 8 этой связи изучение и прогноз солевого режима ирригационно-гидромо^£ных почв является актуальной проблемой.

Цель и|задали исследования. Целью работы являлось научение почвенно-мелиоративных условии, выявление причини засоления и разработка прогноза солевого режима ирригационно-гидроморфных почв в лесостепной зоне Челябинской области.

Задачи исследований включали;

1. Определение параметров расчета поливных нори, обеспечивающих оптимальное для развития капусты увлажнение почвы, снижение ин$илътрационно£о питания грунтовых вод.

'¿, Выявление причины засоления,- изучение влияния глубины залегания грунтовых вод на формирование солевого режима ирригационно-гидроморфных почв.

й. Определение мощности горизонта активной динамики влаги и солей, разработка прогноза солевого режима иррига-ционно-гидроиор$ных почв и обоснование необходимости устройства дренажа.

Научная ноаизка результатов исследований. 8 результате экспериментальных исследований получены новые данные для проектирования и эксплуатации оросительных систем, разработки мероприятий по осуществлению контроля за мелиоративный состоянием орошаемых земель лесостепной зоны.

1. Уточнены параметры расчета норм полива-в целях обеспечения снижения ин^ильтрационного питания и опасности подъёма уровней грунтовых вод до критической отметки.

2. Установлена причина засоления орошаемых почв и определена. "критическая глубина" грунтовых вод.

3* Определена мощность, пространственно-временная ив-менчивость слоя активной динамики влаги и солей*-.

4. Разработан прогноз солевого режима ирригационно-гид-ромор$ных почв и выявлена необходимость строительства дренажа.

Практическая ценность работы. Результаты исследований позволили установить причину засоления, определить параметры оптимальных норм полива, разработать методики определения мощности.слоя активной динамики влаги и солей, прогноза со-лево~о режима ирригационко-гидроиор^ных почв. Производству предложены практические рекомендации:

1. Рекомендации 90 .асчету концентрации солей в почвенном растворе.

2. Методические рекомендации по составление прогнозов изменения солевого режима почв и определении ин|ильтрацион-ногс выноса солеи в грунтовые воды в лесостепной зоне Челябинской области.

Реализация результатов исследований. Методические рекомендации по составление прогнозов изменения солевого режима почв и определению ин$ильграцнокного выноса солей в грунтовые воды в лесостепной вене Челябинской области обсуждались, били рекомендованы к внедрение научно-техническим советом Областного производственного управления мелиорации и водного хозяйства, научно-техническим советом института ГжУрал-гипровсучоэ. Материалы исследований по теме диссертационной работы использовались в проектных разработках института Гж-Урллгипроводхоз. внедрение разработок в 1£8Э году Челябинской гидрогеолого-мелиоративной партией показало экономический эфУект, что подтверждается актами внедрения.

Апробация работы. Результаты исследований докладывались и получили одобрение на Всесоюзном и региональном семинарах в городах: У<£а (1£81 г»), Челябинск (11Е& г.);

Публикации. Основные положения диссертационной работы изложены в ? статьях.

СИгам работы. Диссертация изложена на 191 страницах машинописного текста, содержит ¿¡^ таблиц и 12 рисункоп ос-

повного текста, 29 таблиц приложений и состоит нг введения, 4 глав, выводов и предложений проивводству. Список использованной литературы вклсчает 1бб наименований.

1. ПРИРОДНЫЙ ОСОБЕННО ГГИ ЛЕСОСЛ'ЕїШ И УС)іОвН;і ПРОВЕДЕНИЯ О ПІТ А '-

Природным особенностям лесостепной зоны посвящены работы Н.Д. Буданова (1664), Н.П. Вербицкой (1950), И,П. Герасимова (1&48), Л.Е. Черняевой, А.М. Черняева (195Є) и других авторов.

Процесс почьообразования в лесостепной воне Челябинской области протекает в условиях континентального клипата, характеризующегося сухим (иногда харкни) летом и прмолжительной холодной зиной. Средняя температура воздуха за год измен..ет-ся от 0,7° на севере до 1,4° на гге зоны. Годовая сумма осадков сосглздяет 4ЭО-503 ми в т. ч, 200-250 им выпадает летом. Испаряемость значительно превышает суиму атмосферних осадков аа летний период и достигає* €00 мм. Продолжительность безморозного периода 100-120 дней,' периода с температурой воздуха выше 10°С составляет 120-135 дней. В лесостепной зоне хорошо развито земледелие и площадь орс-шаеїшх земель составляет около СО т^с. га.

Но геоморфологии территория лесостепи раь» ,*ляется на Зауральскую возвышенную равнину н Западно-Сибирскую низменность. Орошаемые земли сосредоточены на Зауральской возвы- ■ шенной оавнинв слаборасчлененной речной и овражно-балочиои сетью,

б основании равнины ле.кат древние Палеозойские породи перекрытые более поздними отложениями. Широкое распространение имеот палеогеновые и неогеновые системы. Естественно-исторический процесс развития Зауральской равнины обусловил высокое содержание солей в палеогеновых осадках, которые местами перекрыты плотными гипсоносныыи глинами неогена и сравнительно маломощным (менее 15 м) чехлом четвертичных отложений (Черняева, Черняев,1£б6)*

Грунтовые соды в делювиальных тяжелых суглинках и легких глинах налегают прерывисто и проявляются у подножия склонов всхолмленной равнины. Минерализация составляет,около 0,5 г/л, по составу солей гидрокарбонагннё' кальциевые

Зональными типами почв являптся серые лесные и выщелоченные черноземы,<сформировавшиеся на ■ элювиально-делювиальных тяжелых суглинках и легких глинах. Водопроницаемость почвообраэующих пород низкая.

Объект и методика исследований. Изучение формирования солевого режима ирригационно-гмроиорфных поив проводилось на опытной участке Петровской оросительной системы, расположенной на Зауральское воявыленной равнине. Опытный учес-то^ является полем овощного севооборота, 8 структуре овощных культур преобладает капуста. Участок расположен на склоне всхолмленной равнины с общий уклоном (0,002) в сторону оаера "Второе". Водораздел и верхняя часть склона представлены орошаемыми лугово-черкоэенными вацеяоченными среднегу-мусними среднемодными среднесуглинистыми почвами. Ниже размещены орошаемые луговые выщелоченные среднегумусные средне-мощные тяжелосуглинистые почвы. Нижняя часть склона опытного участка находится в состоянии переувлажнения и представлена орошаемыми влажно-луговыми слабосолончаковыми средне-мощными среднегумусными тяжелосуглинистыми почвами. На начало исследований (1974 р.) содержание солей в пехотной слое орошаемых лугово-черноземных почв составляло 0,070 /£, а в орошаема* луговых - 0,161 &, в орошаемы* влажно-луговых -0,410 Л, Вниз по профили почв содержание солей снижается,

Изучение солевого режима почв проводилось на стационарных солевых площадках,заложенных на орошаемых лугово-черно-земммх, орошаемых луговых, орошаемых- влажнь-луговых почвах.. Фактором .различил являлся уровень грунтовых вод. Площадь солевых площадок не превышала ЩО ьг (йдик,1ЬЁ0).

За основу учета солей при'проведении полевых экспериментальных работ принято уравнение водно-солевого баланса и метод расчета концентрации полей в почвенном растворе по ре-вультатам анализа водной вытяжки (Ііинашина,1570; 1£78). Химический анализ водной вытяжки осуществлялся согласно Руководства (Аринушкина,

Агротехникой технология.возделывания капусты на опытном участке соответствовала принятой- технологии и агротехнике возделывания в лесостепной зоне Челябинской области.

Комплекс водиобьлансовых, агрометеорологических наблюдении проводился на специально обовудованном полигоне, ил-

гpopoлогической площадке согласно соответствующих утверждённых 'Руководств и методических указании управлениям гидрометеослужбы. Наблюдения 38 режимом грунтовых вод проводи- ' лись по двум взаимно перпендикулярным ctворам гидрогеологических скважин (Водогрецкий» Крестовск..й, 1975.)*

Достоверность полученных экспериментальных данных оценивалась методами математической статистики (Дмитриев, ÍS72J Доспехов, 1279). При разработке методических рекомендаций использовались методы регрессионного анализа. Массовые рас-, четы в диссертации выполнены на ЭВМ.

РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛРДОВАНИЙ

Ü. вОДН^Й РйлШ Й РРйГА Ц МО НПО-ГЦЦРОЫОРГИJX ПОЧВ

Полезный оптимум температур для роста и развития капус* ты в лесостепной зоне наглодается в течение июня,июля и августа, Измеррннае "за э? эт;период и рассчитанные на годы аа- . данной обеспеченности расхсу-"?? (испаряемость) и приходные (атмосферные осадки, оросительные нормы, капиллярный подтек влаги от грунтовых еод) статьи водного баланса зоны аэрации использовались для изучения »одного режима ирригациокно-гидромор^ных почв. Испаряемость в средиесухой год.составляет 453 мм, в сухой повышается до 50S мм, а в острояасушли-выи достигает им. Йспаряощая способность климата компенсируется атмосферными осадками я средчесухой год на 40 jf, в сухо И на 22 Л, в остроээсушливый только на 10 Соотношение испаряемости и атмос^ернчх осадков указывает на то,что для получения галантиро?анных урожаев капусты оровение в лесостепной зоне ярлчетсп необхэцимкм агронриемом. .Орошение о, проектными нормами поливов (90-41 мм), рэсчитанных д;я увлажнения слоя почры мощностью 50-70 см в течение межполивио^ го интервала не оо'еппечиеает заданного режима увлажнения. Отчечено периодическое переувлажнение и подсуииваиие слоя; актиrhgí* динамики ьлагк (корнеобитаимого слоя), часть оросительной воды теряется на инфильтрации и влечет подъем уровнен грунтовых еод. Нзбл1пдения показали, что величина этого сяоя'нч остается постоянно?!. С начала и до средины вегетации tor '¿0 мая до 10 августа) его мощность увеличивается с 10 см до 40 см, а ?отем с 1J августа он ян'овь уменьшается до 1020 см, КорнесПитпгьшЯ слой достигает г/акгимальной мощности

только ■ средине вегетационного периода и составляет 40 си на почвах с уровнем грунтовых вод (УГВ) 2,0-3,0 м; 30 см при УГВ 1,65-2,0 и; 10-20 см при УГВ выше 1,5 м. Наблюдения поковали, что при предполнвной влажности корнеобитаемого слоя ниже от Кб урожайность капусты ревко снижается. В различные фазы развития капуста неодинаково реагирует на недостаток влаги. Большие потери урожая наблюдаются при подсушивании слоя активной динамики влаги в начальные £авы раввития (таОл; 1).

Таблица. 1

Влияние предполнвной влажности на урожайность капусты

? п/п __Влагоаапасы^/6_от_НВ_________! Урожайность,

' | Июнь | Июль* ¡Август }сентябрь | ц/г» .

1 • 60 • 60 60 : во 160

2 во 60 60 70 220

3 60 во 60 80 990

4 60 во 60 60 410

5 " . 70 ■ 70 70 70 470

6 70 70 70 " 60 Ч 580

7 80 70 70 70 600

8 60 ео 60 ео 760

В соответствии с полученными величинами сло{1 активной динамики рлаги, его прЬдполианой влажности нормы полива для орошаемых чугово-черноземных почв составили от 7 до 25 мм, для орошаемых луговых от 7 до 13 им. Сравнительный анализ проектных норм полива (30-41 мм) и определенных автором позволяет сделать вывод; что одной из причин подъема УГВ являются . необосноранно завышенные нормы полива.

Ирригационный подъем грунтовых вод вызывает усиленна капиллярного подтока маги в корнеобитаема слой й частично компенсирует дефицит «вапотранспирации. Лизиметрические наблюдения показали, что максимальное- поступление грунтовых еод в зону аэрации наблюдоется при'УГВ 1,0м и выше. В вариантах с УГВ 1,5 м; 2,0 м; а,5 и поступление грунтовчх вод в гону аэрации уменьшается (Рис. 1).

Увеличение капиллярного подтока влаги 1»о «ере подъема грун-

говых вод обусловлено положением капиллярной кайдо (ШС) относительно корнеобитаемого слоя.

Рис. 1.Капиллярный подток влаги от грунтовых вод;

К — капиллярный подток влаги; Е0- испаряемость*

На орошаемой лугово-черноаемной почве (УГВ 2,5-3,0 м) максимальная мощность составила 200 см, при этом она .достигала границы генетических горизонтов А»АЭ..На орошаемой луговой почве (УГ8 1,5-2,Он) №1' достигает нижней границы пахотного слоя, но а напряженные по метеорологическим условиям периоды под влиянием цесукции срабатывается до границы генетических горизонтов А+АЗ. Капиллярный подток влаги.на почвах про-

текает при смыкании с корневой системой капусты. Но оро-и.ьемой'влажно-луговой почве СУГб 0,8-1,2 м) КК достигает .дневной поверхности и капиллярный подток влаги протекает постоянно.

СраЕнительныИ анализ поступления влаги в почву и испаряемости указывает на то, что в среднесухой, аасуз.л^вый, остро-»асуалквый гуды водный бал 1нс аоиы аэрации нррапоциоино-гид-рочор^ных почв отрицательный, ¿оэникасщий дефицит влаги.в зоне аэрации *оупенсируется капиллярным подтоком от грунтовых вод (табл. Ра&иы грунтовых вод опытного участка, закономерности капиллярного подток» влаги от груктовых вод и у.х расход нь десукцкю и ьспаренье обусловили формирование водного режима ороа.аемои цугоао-чергоаеинок, орошаемой луговой по типу десуктивно—выпотного, & орошаемой влажно-луговой почвы по 'типу еыпотного.

Таблица ¿

Элементы водного режима иррирационко-гидроморфных почв

Оросительная j Атмосферные jИспаряемость! X + M ¿ AW

норма CU), ми.(осадки (X), мм. t (Е„), мы. j E0

Сред несухой год (P=50/í)

148 1 5 463 0,6-0.9

Сухом год (P-75JÉ)

183 114 506 0,5-0,7

0строгасуюливый год (Р«&5,0

228 57 625 0,4-0,5

з; СОЛЕйОЯ РШ HPPhi 'АЦИ0НН0-ГВДP0LI0M HiJX почв

Ирригационный подъем и .приближение КК грунтовых вод к дневнои поверхности и а меняю* Ье только ео ¿ственный водный режиы, но н преобразуют солевой режим почв. Приходная часть солевого баланса ирригационно-гидроморфных почв включает поступление солей с растворами оросительной воды, капиллярново с ходящими токами от грунтовых вод.

По содержание и составу солей оросительная вода маломи-нералиаованная (Сц-1,13 г/л) хлоридно-суль'^атиая натриевая. Ирригационная оценка воды ho общепринятым критериям (Ковда, Захарьина, 1069) свидетельствует о том, что угрозы осолонцева-ния почв нет, однако, ниакая водопроницаемость почвообрааую-щей породы и ненормированное оровение несут предпосылки солена копления (Панов, Панова/ 1982).

Грунтовые воды.пресные, средняя минерализация составляет 0,6-0,7 *Ул. иинераливация грунтовых вод определяется минерализацией питающих источников (атмосферные осадки, оросительная вода)* ó весенний период отмечено опреснение, а летом сгущение раствора (фунтовых вод под влиянием фильтрационных по-» терь ультрапресных талых и маломинерализованных оросительных водит сети каналов и с сельскохо«я*отвенных полеН при снеготаянии и поливах. Состав грунтовых вод неоднородный и обусловлен различным расходом гру*нтоэых вод на десукцип и ({иаическое испарение. Грунтовые зрды под покровои орошаемой лугово-черио-аеиноя loкв. 6) прн незначительной величине капиллярного под-

тока влаги (УГВ 2,5-3,1 и) и пол покровом орошаемой луговой почвы (скв. 5) и возрастающей величине капиллярного подтока влаги (¿ТВ 1,5-2,1 и) сульфатные натриевые с повышенным со- ' держанием гидрокарбонатов и магния. Под покровом орошаемой, влажно-луговой почвы при сравнительно высокой доле участия грунтовых вод в овапотранспирацим (УГВ 0,8-1,1 и) состав солей ивменяется на гидрокарбонатный натриевый с повышенным во« держанием магния.

Среднее содержание солей в »оке аэрации орошаемой луго-во-черновємиои почвы аа период с 1974 по 1983 гг составило 0,083-0,124^ (табл. Э), в орошаемой луговой -.0,118-0,14ЭХ (табл. 4). в орошаемой влажно-луговой - 0,122-0,918 % от веса почвы (табл. 5).

Таблица Э.

Среднее содержание солеи и состав ионов в орошаемой лугов»« черноземной почве."

------Т"-----7---------------------------------------"-----

Глубина,|Сумм& і Ионный состав, иг-экв.^ка 100 г почвы

0-20 0,116 0,416 0,280 0,940 У,611 0,318 0,807

20-40 0,124 0,316 0,265 1,122 0,613 0,250 0,940

40-60 0,102 0,3£5 0,329 0, 7Е2 0,471 0.3&4 0,631

60-80■ 0,0£5 0,266 0,631 0,734 0,260 0,342

80-100 0,112 0,573 0,269 0,730 0,833 0,333 0,400

100-150 0,104 0.5Є? 0,24? 0,04о 0,631 0,326 0,463

150-200 о.оез 0,164 0,377 0.5ЄЄ 0,419 6,223

г/л мг-экв.^л

Грунтовые

воды 0,824 2,800 1,570 4,633 0,935 2,320 5,868

Концентрация солей- в поверхностных слоях почв указывает вдг ""•* преобладание капиллярчо-восходящего движения* солевых раство-рог от грунтовых вод над нисходящими, возрастающее содержание солец в почвах внив по склону опытного участка обусловлено накоплением хлоридов, сулИатов натрия и магния. Натриевый состав солея в почвенном растворе вывивает увеличение ооде(>-жвнил обменного натрия от в орог'^емых лугово—чер-

Таблица 4

Среднее содержание содеи и состав ионов в орошаемой луговой почве.

Глубииа,}сумма } ..Ионный состав, мг-экв. на 100 г почвы

0-20 0,143 0,340 0,520 1,307 0,511 0,452 1,164

20-40 0,125 0,26 S 0(4oG 1,106 0,6щ 0,365 0,849

40-60 0,133 0,506 0,43а 1,030 0,614 0,403 0,В60

60-60 0,126 0,650 0,266 0,631 0,555 0,422 0,730

60-100 0,118 0,743 0,233 0,665 0,455 0,Э00 0,868

100 150 0,123 0,е09. 0,216 0,777 0,468 0,430 ^-0,504

г/я иг~экв./л

Грунтовые ■ '

воды. .. 0,357 3,140 1,41? 4,£45 1,5Й0 2,624 4,958

Таблица 5

Среднее содержание солей, и состав ионов в ооошаемоМ влажно-луговой почве.

40-60 0,146 .0,652 0,30£ 0,775 0,307 ¿,206 1,321

60-80 0,142 0,012 0,367 0,б£6 0,Э?2 0,548 ),052

60-100 0,122 0,855 0,303 0,564 0,252 0,342 О,££8 . Г/Л мг-экв./л

Грунтовые

воды. 0,747 2,703 1,4^9 3,2бо 5,7йЗ

иояекноК, луговой почвах до 7,20^ в орошаемой влакио-яуговоВ ( табл. С). •

Дона участия грунтовых вод в эвапогранспирации на орошаемых лугово-черноземных почвах незначительная СРис, 1) и приходная часть солевого баланса этих почв определяется пос-

Таблица 6

Содержание обменного натрия в Л> от емкости поглощения. Статистический} Тип орошаемой почвы

индекс ¡Лугово-черноземная |луговаяГ}влажно-луговая

п за Э4 ■ 30

* 1,3 0,5 7,2

.8 1,8 О,а 6,0

V 131,1 еэ,а В3,3

туплениеы солей С оросительной В0Д01П Основной приходной статьей орошаемой влажно-луговой почвы зяяются капиллярно-восходящие токи от грунтовых вод* Более высокая степень засоления орошаемой влажно-луговой почвы в сравнении о орошаемой лугово-черноземной указывает на то, что причиной засоления ирригационно-гидрск.орЗных почв лесостепной зоны является естественно-неяостаточная дреняровднность, подъем уровней грунтовых вод и усиление копиллярно-восходящего движения V-левых растворов к испарявшей поверхности.

Обоснованию "критической глуоикы" грунтовых вед посвящены работы В.В. Полынова (1$Ь8), В.Э, Егорова (1£54;1С83), В.Д. Коады К.Г. «имаиинои (1£70{ 1276), П.С, Панина

(1£73) и других »второе. Рассчитанная по зависимости от среднегодовой температуры воздуха (Коада, 1646) "критическая глубина" составила л лесостепной зоне 1,в4*^£,0Э м. Подъём грунтовых води приближение КК к дневной поверхности вызывает не ТОЛЬКО ЗвСОЛбНИЭ, но и у худи, лет тепловой, воздушный режимы орошаемых почв, вследствие чего уменьшается МОЩКиСТЬ корнеобитаемого слоя, фи УГЗ 1,54-£,0Э м дефицит эвапотран-спирации частично компенсируется капиллярный подтоком влаги, вследствие чего экономнее расходуется оросительная вода, мощность коонеобитаемого слоя составляет не менее 30 см, содерлыние солей в нем не превышает 4,0-0,0 (Рис..

Умегнь&ение мощности слоя активной динамики влаги под влиянием ирригационного подъема грунтовых вод 9буславливает необходимость снижения поливной нормы. Орошение завышенными нормами поливов в бездренажных условиях выяывает внутрисе-

зонную миграцию солей а зоне аэрации. С инфильтрацией соли

4,0 * 3,5

5 3,0-

я *

I2'0

6 1,5

g 10

'10 „

а о.5

и.

°,ol-----,---- , ___,

12.3 4 56 78 9 10 11 12

Концентрация солей, г/п

Рис. 2. Зависимость концентрации солей • корнеобитее-мом слое от уровня грунтовых вед

выносятся ив корнеобйтаеиоро слоя и аккумулируются в верхней части Hit, в мехполивной интервал соли с капиллярным подтоком влаги возвращается обратно. Лоступленив солей в корнеобитаемый слой с уменьшением естественной дренированно-сти почв возрастает, а вынос солей с естественным оттоком грунтовых вод уменьшается. Результирующей солевого баланса в корнеобитаемом слое исследуемых почв является среднее содержание солей в сезонном цикле аа период 1V74-&0 гг (табл. 7).

Таким образом, поливы завышенными нормами к условиях недостаточной естественной дренированностм почв вызывают ирригационный подъем грунтовых вод, усиление капиллярно-восходящего движения солевых растворов в зону аэрации и формирует водный ретим по типу десуктивно выпотно^с, ьыгсот-ного. Иоригациэнно-гидроыгор^ные почвы с десуктивно-выпотиым водным режимом характеризуются кэк неяасолениые, слабой степени энсоления гидрокарбонатио-судbfaTHWM, хлориднс-сульфат-нн»1 натриевым составом солеи» Ирригационно-гидроморфиые почьы с выпотнны типом годного рехима ха^вкт^рияуртсн

Іаблица. ?

Содержание солея ( г/л ) в коржеобитаемом слое исследуемых почв в сезонном цикле.

----------------Т-----"Г—-------------------------

Тип орошаемой почвы {Период!Статистический индекс

, отбора,——7 " Г" —

(проб, 1 п І * I 5 ' І У

Лугово-черноземмал Весна 26 4,63 0,91 16,50

Осень 25 4,79 1,06 22,10

Луговая Весна 31 6,46 24,40

Осень 29 6,20 1,20 19,35

Влажно-луговая весна 31 11,92 2,75 23,07

Осень 27 12,78 2,47 19,30

средней степени засоления к хлориди»-суль$атыым натриевым составом солей.

4. ПРОГНОЗ СОЛЕВОГО РЕПИНА ИРРЙГАЦИОННО-ГИДРОШРТНЫХ ПОЧВ И РЕКШЕНДАЦИИ 00 ЕГО РЕГУЛ И РОЭАН КС

Учитывая, что развитие корневой системы, как и всего ' растения в целом подчиняется закону минимума и опираясь на методы математической статистики вычленили.в лесостепной воне в качестве лимитирующего температурный режим почвы. Сравнительный анализ измеренного методом регистрации зон иссушения корнеооитаемого слоя и послойной температуры почвы показал, что этот слой адекватен почвенной толще с температурой 15-20° С, В »том же слое отмечены и солевые максимумы. Корреляционный и регрессионный аналиа зависимости температуры почвы от температуры воздуха показал, что между ними связь прямая, линейная и тесная. Получекыуравкения связи, которне позволяют о достаточной для сельскохозяйственного проияЕОДства точностью по температуре воздуха определять мощность кориеобитаемого и слоя интенсивного соленакопления (табл. Є). ' <

-Алгоритм прогноза влажности и солей разработай диф^е-

Таблица 8.

Цощкость сдоя активной динамики влаги и слоя интенсивного jоленакопления (ем) в лесостепной зоне Челябинской области.

Месяц j Обеспеченность, Х>

| 50 ] 75 { II

La И 15 15 20

Ивнь 20 ' ¿0

Июль 40 40 40

Август 20 20 20

Сентябрь - 2J 20

ренцировамио для слон активной динамики влаги и солей и воН" НН в аависимости от направленности (поступление, вынос) елаго-солеобмена в зоне аэрации. В мекполивном цикле, а также в периоды между выпадением атмосферных осадков изменения концентрации солей в коркеобитаемом слое обязано капиллярному подтоку солевого раствора от грунтовых вод и сгущению почвенного раствора под влиянием испарения влаги. Изменения содержания солей в межполивном, беедождном интервале описывается уравнением

ц» - —i!_D----к„ , (1)

Где Уц - растворяющий объем почвенной влаги на начало расчетного периода, ми; С{{ - концентрация ссяея в кормеобитаимом слое на начало расчетного период«, г/л; К - капиллярный подток влаги от грунтоьых вод, мм; Ск - минерализации капиллярго-восходящего раствора от

грунтовых вод, г/ж ; Ук - растворяющий объем почвенной влаги на конец

расчетного периода, ми ; С* — концентрация солей а корнеобитаемом слое на конец расчетного периода, г/я. минерализация капиллярно-восходящего раствора от'грунтовых вод определяется уравнением взаимодействия растворов грунтовых вод и раствора капиллярной каймы

- їй -

к к + К

где УКК - растворяющий объём почвенной влаги в воке капиллярной каймы, мм| Скк - минерализация раствора к«пиллярнойкайиы1Г/л{ Ср - минерализация грунтовых вод, г/л» -

В периоды поливов, выпадения осадков, но при условии если после завершения поступления влаги а коркеобитаемый слои* влагоаапасы не превышают водоудерживающую способ* ность почвы, солевой режим описывается уравнением:

.» , (3)

Ук .*■•

іде и - ¿сличина, поданной в почву оросительной в<щы,мм{ -См - минерализация оросительной «оды, г/я{ X - атмосферные осадки, им) Сх - иинералияация атилс*е?ных осадков, ''/л.

в периоды поливов, выпадения осадков, ко при условие іели после поступления влаги а корнеобитаемый слоя влагоэа-пасы превышают водоудерживающую способность почвы, ивкенения солевого режима олисчваютс^ уравнением ,

С" - С. - —В—2----У------, • (4)

" Унв * ? • '

где ¡7 - величина ин^ильтрационны* потерьвлагияв кор-кеобктаемого слоя, мм; 1 • • .

Сд — минерализация ин^.ильтрационного раствора, г/л.

Изменения концентрации солей в зоне КК обязаны взаимодействию его с иифильтрационным раствором к раствором грун— ■ г о вык вод. При условии если Сг < Скк ; С^ < С]£К! то маб-людается опреснение раствора капиллярное каймы,, а при-условии если Сг > С^тг Скк, то происходит сгущение раствора КК. Изменения минерализации раствора КК опиемваются ура»? не іем

С* - , - '(5)

*кк у

КК +

А так*е уравнением вида

Прогноз элементов водного баланса осуществляется по апробированным на Ютном Урале методикам: испаряемость по А.Р. Константинову (1£й8; 1671), оптимальная, фактическая ввапотранспирацид, влагояапасы на конец расчетного периода, инфиль.рация за пределы корнеобитаеыого слоя( капиллярный подток маги от грунтовых вод по С,И, Харченко (15771, растворяющий объём почвенной влаги по Н.Г. Нинашкой (1370), величина слоя активной динамики рлагй и солей, содержание влаги в зоне КК, поливные нормы по раэработкем автора, температура и влажность-воздуха, атмосферные осадки по ближайшей агрометеостанции.* Апробация разработанной методики прогноза влажности и солеи »зоне аэрации ирригацяонно-гид-роморфных почв показала, что погрешность прогноза концентрации солей в корнеобитаемом слое незначительно превышает погрешность измерения содержания солеи методом водной вытяжки, что и явилось основанием для рекомендации её в производство*

Определение .составляющих водно-солевого баланса золы аэрации по разработанной методике прогноза режима влажности и солей показало, что солевой баланс зоны аэрации орошаемых лугово-черноземных почв положительный только в осіроза-суиливые годы..Мелиоративное состояние этих'почв хорошее, регулирование.водного режима следует осуществлять уклатиы-тельными поливами строго на величину слоя активной динамики влаги*

Солевой баланс зоны рации орокаешіх луговых почв положительный, как в остротасУ"1лкЕые, так и в сухие годы. Поступление солей в сухие и остроаасучнивые годы компенсируется выносом в среднесухие годы. Мелиоративное состояние этих почв удовлетворительное, регулирование водного режима обсс-нсганкши нормами полиса следует осуществлять с одноврлмчн-* «ч** ''-нгролем за уровнем грунтовых вод, концентрацией солей в корнеобитаемом слое.

Солееой баланс зоны аэрации орошпрм'лс елажно-лугорых почв ;}орм!іруетсгт поло*'1телышм в срецнесухой, сухоЧ и пст-розосу^лиЕыЯ годь*. Мелиоративное состеепи? яіих поч» нсу-

доелетворитильное. Для рекультивации этик земель у^обходи-мо устройство дренажа и усиление естественного оттока грунтовых вод. Для формирования оптимального мелиоративного режима необходимо снижение уровня ґрунтових вод летом до 1,65 -2,00 и, зимой до 2,5^-3,00 м.

выводи ■

1. Лесогепь Челябинской области характеризуется, как район неравномерного и неустойчивого естественного увлажнения, в котором ооошение яытется дополнительным источником водоснабжения и необходимым агроприемом При возделывании капусты.

2. Почвенно-мелиоратнвные условия, характеризующиеся неблагоприятными геологическими {малая мощность и низкая водопроницаемость четвертичных отложений, близкое залегание от поверхности неогеновой, палеогеновой системы), гидрогеологическими Iслаборазвитая овражно-бэлочная, речная сеть) показателями укапывает на то, что лесостепная зона - это орошаемый раИон со сложными условиями,

3. Своеобразие природных условий лесостепной зоны и выдаигдемые задачи исследований Исключают возможность аналогового заимствования опыта и научных разработок ирригационного освоения земель из традиционно орошаемых районов страны.

4,, Одной из причин подъема грунтовых вод на,оросительной системе является инфнльтрационнов питание при поливах необоснованно высокими нормами. Для снижения иніильтрацион-ного питания и предупреждения подъема уровнен грунтовых вод необходимо проводить поливы строго.по величине дефицита влаги в корнеобнтаемок слое. .

Я, Мощность корнеобитаемого слоя изменяется от 10 см до 10 си, с усилением гидроморїносги іточв ом уменьшается. Оптимальной предполивной влажностью корнеобитаемого слоя является влажность не ниже £Д£ от КВ.

б, Капиллярный подток влаги определчется положением КК относительно корневой системы капусты, Подъем грунтовых вод и приближение № к нориеобитаемому слою.вызывает усиление каг.и л л яр и о-во с ходящего тока влаги, достигая максимума при смыкании верхней границы НК с днеллої! поверхностью.

* s» я x г о » о ■ в

ш

3. В процессе эксплуатации оросительных систем «обходимо осуществлять контроль «8 режимом грунтовых КОД. Н« *Ы8Ы>а* ■ т ухудшения мелиоративного состояния орошаемых в*м*л> уро-' вен» грунтовых вод 50-3,00 м.

4. Ирригационный подъём грунтовых »од до ."критической глубины" обуславливает увеличение межполчвиого интервала, экономна оросительной воды. Отрицательное влияние капиллярного пздтока «лаги от грунтовых ход.исключается если солевой баланс зоны аэрации отрицательный. Элемента яодио-солевого ; режима рекомендуется определять по методике прогшова, 'равра-Сотайной автором.

5. Иррнгационини подъем и превышепиг "критической глуби* кы" грунтовых вод обуславливает необходимость устройства дренажа. Обоснованным является мелиоративный режим, при котором концентрация солей в почвенном раствопе не превышает 4,0- ' 4,5 р/л. *.

ОЬ'ЧОВНЫЕ ПОЛОЛ£НИЯ ДИССЕРТАЦИИ СПУбЛЙКОЗАНЫ В СВЕДУЩИХ СТАТЬЯХ АВТОРА:

1. Дерингер А.А., Панов Г.А. Орошение капусты в лесо-степи^-В км.: Овощи на Гжном Урале. Челябинск, 1981,

с. 38-44. •

2. Панов Г.А. Оптимизация режима увлажненности почв в овощном севообороте. Уральские нивн, 1982, №4, с. 16-17.

3. Паков Г.А. Рекомендации по расчету концентрации солей в почвенном растворе. Информационный листок № ¿20-02, Свердловск, ЦНТИ, 15є2. -Э с.

4. Панов Г.А. Уетодичзение рекомендации по составлено прогнозов солевого ретина почв и определенно ин^-ильтрацион-ного выноса солей в грунтовые веды в лесостепной зоне Челя^ бинской области. Сыердловск-Челябинск, 1062. ^-29 с.

о. Пянов Г.А., Панове В.А. Ирригационная оценка вояврет-ных «од. - В кн.: Регулирование водно-солевого режима "гіочв; •' Красноярск, 1562, ■ с» 50-64. **' " -

6. Панов Г.А. Мггод определения ин£нльграциок*ого выноса солей с мелиорируемых земель. - В кн.: Регулирование водкэ-сслегого ре*има почв. Красноярск, 1£В2, с. 71-74.

7. Панов Г.А. Определение слоя акти»иого;влагоо(5м»иа 1юч» с учетом их особенностей дифференцированно по <^аааи вегетации». Информационный листок V 176-еЭ. Челябинск, ЦКГИ, 1989. -3 с.

Панов Георгий Александрович

Солевой режим ирригационно-гидроморфщж почв и его прогноз в условиях лесостепной ВОНИ Челябинской области

Специальность Об.01.02 "Мелиорация и орошаемое земледелие"

Автореферат диссертации на соискание ученей степени кандидата сельскохозяйственных не;к

Ре дал цио н но-и здател ьс кя й отдел Челябинского политехнического института имени Ленинского комсомола

Подписано в печать 2U.09.U4 г.

Формат 60X90 1/16 Веч. л. 1,25. Уч.-язд. л* I.

Тираж 100 экз. Зеказ 405/932

УМП ЧШ1- 454044, Г, Челябинск, пр. им. В.И. Ленина, 76.