Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

ВЛИЯНИЕ КАЧЕСТВА ОРОСИТЕЛЬНЫХ ВОД НА СВОЙСТВА СЕРОЗЕМНО-ЛУГОВЫХ ПОЧВ И УРОЖАЙНОСТЬ ХЛОПЧАТНИКА

ВАК РФ 06.01.03, Агропочвоведение и агрофизика

Автореферат диссертации по теме "ВЛИЯНИЕ КАЧЕСТВА ОРОСИТЕЛЬНЫХ ВОД НА СВОЙСТВА СЕРОЗЕМНО-ЛУГОВЫХ ПОЧВ И УРОЖАЙНОСТЬ ХЛОПЧАТНИКА"

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА СССР

МОСКОВСКАЯ ОРДЕНА ЛЕНИНА И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ имени К. А. ТИМИРЯЗЕВА

£65 На ПРаваХ РУкописи

Виктор Петрович АФАНАСЬЕВ

ВЛИЯНИЕ КАЧЕСТВА ОРОСИТЕЛЬНЫХ ВОД НА СВОЙСТВА СЕРОЗЕМНО-ЛУГОВЫХ ПОЧВ И УРОЖАЙНОСТЬ ХЛОПЧАТНИКА

(Специальность 06.01.03— почвоведение)

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

МОСКВА—1978

Диссертационная работа выполнена на кафедрах почвоведения ордена Дружбы народов Университета дружбы народов имени Патриса Лумумбы и Московской ордена Ленина и ордена Трудового Красного Знамени сельскохозяйственной академии имени К. А. Тимирязева,

Научные руководители: доктор сельскохозяйственных наук профессор Н. П. Панов и кандидат сельскохозяйственных наук доцент А. А. Розова.

Официальные оппоненты: доктор сельскохозяйственных' наук профессор В. П. Золотун, кандидат сельскохозяйственных наук В. И. Бобченко.

Ведущее предприятие — кафедра физики и мелиорации почв Московского государственного университета имени М. В. Ломоносова.

Защита диссертации состоится.«'"V"»..... 1978 г.

в « <у: » час. на заседании Специализированного со л >,-К-12Р 15.01 при Московской сельскохозяйственной ака; и-имени V Л. Тимирязева.

Адлс. 127550, г. Москва И-550, ул. Тимирязевская, !'• Сектг\; защиты диссертаций ТСХА.

С 1Ъ сертацией можно ознакомиться в ЦНБ ТСХА.

-"•т. о г Лерат разослан «/ . » . й-гЛ-Лг-е^ . . 197'л г.

. • и секретарь

Сне I1 . парованного совета • •

*/,' зУ ДОЦ. «Л- А. ДОРОЖК1П1Л

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Пятилетним планом развития народного хозяйства на 1976—1980 гг. предусматривается довести ежегодное производство хлопка-сырца до 9 млн. тонн.

Реализация намеченной программы потребует огромных водных ресурсов, запасы которых в аридной зоне нашей страны весьма ограничены. Так, например, площадь Средней Азии и Казахстана составляет 28,%- всей территории нашей страны, а запасы поверхностных вод всего лишь 2% общих водных ресурсов СССР.

Вместе с тем в указанных районах имеются огромные запасы подземных (слабоминерализованных) вод и применение их для орошения сельскохозяйственных культур значительно уменьшило бы дефицит оросительной воды.

Генеральный секретарь ЦК КПСС Председатель Президиума Верховного Совета СССР товарищ Л. И. Брежнев*в выступлении 3 сентября 1976 г. на совещании партийно-хозяйственного актива в Алма-Ате напомнил: «От слов о больших возможностях использования подземных вод настало, видимо, время переходить к делу, разработать реальную целевую программу, поставить решение этой важнейшей проблемы на хорошую практическую основу».

Однако, несмотря на очевидность проблемы, до настоящего времени вопрос о пригодности минерализованных вод для орошения сельскохозяйственных культур и о допустимой концентрации солей в оросительной воде является дискуссионным. В этой связи особенно важна оценка возможных-измене-ний свойств почв вследствие использования для • орошения минерализованных вод и целесообразности их применения.

Цель и задачи исследований. Цель настоящей работы— выяснение влияния различного химического состава оросительных вод на свойства сероземно-луговых почв и урожайность хлопчатника.

В исследованиях предусматривались следующие задачи: — обобщить современное состояние проблемы использования минерализованных вод для целей орошения;

—' изучить почвенно-мелиоративные особенности района проведения исследований;

— выяснить влияние оросительных вод различного химического состава и степени минерализации на физические, водно-физические, химические, физико-химические и физико-механические свойства сероземно-луговых почв;

— изучить влияние минерализованных вод на рост, развитие растений хлопчатника, величину и качество урожая хлопка-сырца;

— на основании полученных данных дать научно обоснованные рекомендации производству по использованию минерализованных вод для орошения хлопчатника в исследуемой зоне.

Объекты исследования: сероземно-луговые почвы, орошаемые в течение. 1974—1976 гг. водами различного химического состава и возделываемые на опытном участке растения хлопчатника сорта «Ташкент-1».

Методика проведения исследований. Комплексные полевые исследования проводились в совхозе «30 лет Октября» Кировского района Чимкентской области Казахской ССР, лабораторные— на кафедрах почвоведения Университета дружбы народов им. Патрнса Лумумбы и Московской сельскохозяйственной" академии им. К. А. Тимирязева, в период 1974—1977 гг.

Полевой опыт по испытанию влияния оросительных вод различной степени минерализации и химического состава заложен в соответствии с «Методикой полевых и вегетационных опытов с хлопчатником в условиях орошения», разработанной СоюзНИХИ в 4-кратной повторности, площадь учетной делянки 45 м2. В лабораторных условиях анализы почвенных образцов проводились по общепринятым методикам.

Результаты экспериментальных исследований подвергались статистической обработке в вычислительном центре УДН наЭВММ-6000.

Научная новизна. Впервые в контролируемых полевых условиях северо-западной части Голодной степи получены данные по влиянию оросительных вод различной степени минерализации и химического состава на свойства сероземно-лу-говых почв, рост и развитие растений хлопчатника, количественные и качественные показатели урожая хлопка-сырца.

Установлено, что оросительные воды хлоридно-сульфатно-го типа засоления до 2,3 г/л в условиях хорошей дренированное™, созданной вертикальным дренажем, при промывном режиме - орошения и проведении осенне-зим3них промывок арычной водой (до 1 г/л) нормой 2500—4000 м3/га не являются опасными в отношении возможного засоления и осолонце-вания сероземно-луговых почв. При этом в среднем за 3 года получены высокие урожаи хлопка-сырца (45,4—45,9 ц/га).

т

Выявлено, .что систематическое в течение 3-х лет использование минерализованных вод хлоридно-сульфатного и суль-. фатно-хлоридного/типов засоления по мере увеличения минерализации с 4,4 г/л и выше привело к прогрессирующему засолению и осолонцеванию сероземно-луговых почв, накоплению карбонатов, снижению запасов гипса и гумуса в почве: изменению в сторону ухудшения качественных показателен гумуса, физических, водно-физических и физико-механических свойств почв, что в совокупности привело к снижению плодородия почв. При поливах хлопчатника минерализованными водами (4,4 г/л и выше) отмечено подавление ростовых процессов растений хлопчатника, уменьшение числа симподиаль-ных ветвей, коробочек (в расчете на 1 растение), снижение активности фотосинтетического аппарата, сокращение вегетационного периода и ухудшение качества хлопкового волокна.

Предложены уравнения, позволяющие при адекватных условиях осуществлять прогнозирование солевого режима се-роземно-луговых почв и возможность получения урожая хлопка-сырца в зависимости от химического состава и степени минерализации оросительных вод.

Практическая ценность проведенных исследований. На основании полученных результатов даются рекомендации по использованию минерализованных дренажных вод для орошения хлопчатника в условиях северо-западной части Голодной степи, внедрение которых значительно уменьшит дефицит оросительной воды в исследуемой зоне и.увеличит технико-экономическую эффективность вертикального дренажа.

Реализация результатов исследований. Основные положения диссертации и результаты исследований освещены в опубликованных работах. Материалы работы докладывались и получили положительную оценку на научных конференциях сельскохозяйственного факультета УДН по вопросам тропического и субтропического сельского хозяйства в 1975, 1976 и 1977 гг. и в ТСХА (декабрь, 1976 г.).

Диссертационная работа рассмотрена и рекомендована к защите совместным заседанием кафедр почвоведения, мелиорации и геодезии Московской ордена Ленина и ордена Трудового Красного Знамени сельскохозяйственной академии им. К. А. Тимирязева и кафедрой почвоведения ордена Дружбы народов Университета дружбы народов имени Патриса Лу-мумбы.

Публикация. По результатам исследований опубликовано 3 работы.

Объем работы. Диссертация представляет рукопись, объемом в 145 страниц машинописного текста, включает введение, шесть глав, выводы и рекомендации производству, иллюстрирована 22 таблицами и 14 графиками, 15 таблицами и 4 гра-

фиками в приложении. Список цитируемой литературы содержит 291 название, из них 39— зарубежных авторов.

Основное содержание работы

Первая глава дисертационной работы посвящена аналитическому обзору литературы, отражающему опыт использования минерализованных вод для орошения сельскохозяйственных культур и влияние орошения минерализованными водами на свойства почв как в нашей стране, так и за рубежом.

Обзор отечественной и зарубежной литературы показывает, что по вопросу использования минерализованных вод для целей орошения накоплен сравнительно большой материал. Особенно широко освещены вопросы влияния минерализованных вод на солевой режим почв и урожайность сельскохозяйственных культур. Однако следует отметить, что результаты исследований весьма разноречивы. Авторы многих работ не указывают химического состава оросительных вод, а ограничиваются лишь степенью минерализации, объекты исследований не всегда получали полную почвенно-географнческую характеристику, что создает трудности при интерпретации материалов.

Из обзора литературы становится вполне очевидным, что материалы, посвященные исследованию влияния качества оросительных вод на свойства почв в основном получены в лабораторных условиях, полевых опытов поставлено крайне недостаточно.

Во второй главе диссертации на основании литературных данных и исследований автора дается краткая характеристика почвенно-климатических условий района исследования.

Третья глава посвящена характеристике минерализации и химического состава оросительных вод, обоснованию схемы опыта и методике проведения исследований.

Ирригационная оценка качества поливных вод в отношении опасности засоления и осолонцевания почв проведена по методикам, предложенным советскими и зарубежными исследователями. В вариантах 1—3 поливная вода относится к хло-ридно-сульфатному, а в вариантах 4—6 — к сульфатно-хло-ридному типу засоления (табл. 1).

По.величине коэффициента ионного обмена используемые п вариантах 1, 2 и 3 оросительные воды (до 4,4 г/л) с точки зрения возможного осолонцевания почв являются удовлетворительными, а в вариантах 4, 5 и 6 — опасными (М. А. Мо-жейко, Т. К. Воротник, 1958; И. П. Антипов-Каратаев, Г. М. Кадер, 1961; L. V. Wilcox, 1958; В. А. Ковда, 1968 и др.).

Аналогичное заключение можно сделать на основании натрнево-адсорбционного отношения (SAR) — но Гапону

4х

»

Таблица 1

Схема опыта и качество оросительной воды

Степень минерализации оросительной воды, г/л Химический состав оросительной воды, мг-экв/л Коэффициент обмена по Антипо-ву-Кара-таеву и Кадеру Величина SAR по Талону Соотношение +

Вариант НССЬ- С1- so«— Са+ + Mg+ + Na+ К+ 4 + • + . + О V

1 0,958+0,017 2,43 2,59 9,08 5,05 3,93 4,43 0,79 1,93 2,09 0,49

2 2,327±0Д)25 3,07 6,04 26,00 11,95 12,62 7,91 2,63 2,91 2,26 0,32

3 4,376+0,014 3,98 9,18 52,98 24,15 21,80 16,07 3,15 2,54 3,56 0,35

4 9,566 ±0,032 4,11 91,58 58,60 27,90 24,67 98,46 3,26 0,58 19,19 1,87

5 14,628+0,048 4,84 163,24 70,85 31,35 29,26. 175,09 3,23 0,34 31,98 2,89

6 19.440+0,072 4,89 212,84 73,17 32,20 30,41 3,33 0,24 45,50 4,07

7 1-й полив — 254,96

0,958 2,43 2,59 9,08 5,05 3,93 0,79 1,93 2,09 0,49

2-й полив — 4,43

4,376 3,98 9,18 52,98 24,15 21,80 3,15 2,54 ' 3,50 0,35

3-й полив — 17,07

9,566 4,11 91,58 58,60 27,90 . 24,67 98,46 3,26 0,58 19,19 1,87

8 1-й полив — 58,60

9,566 4,11 91,58 27,90 24,67 98,46 3,26 0,58 19,19 1,87

2-й полив —

0,958 2,43 2,59 9,08 5,05 3,93 4,43 0,79 1,93 2,09 0,49

3-й полив —

4,376 3,98 9,18 52,98 24,15 21,80 3,15 2,54 3,56 0,35

9 1-й полив — 17,07

4,376 3,98 9,18 52,98 21,15 21,80 3,15 2,54 3,56 0,35

2-й полив — 17,07

0,958 2,43 2,59 9,08 5,05 3,93 4,43 0,79 1,93 2,09 0,49

3-й полив —

9,566 4,11 91,58 . 58,60 27,90 24,07 г\п л S- 3,26 0,58 19,19 1,97

■98,46

(1933) и опасности хлоридного засоления — по Донеену"и Fireman, Y. Kraus (1965). По содержанию магния оросительные воды по опасности осолонневания, являются удовлетворительными (I. Szobolch, К. Darab, 1968)-

Четвертая глава посвящена режиму орошения хлопчатника на опытном участке.

Водный режим на опытном участке обуславливался проведением осенне-зимних промывок нормой 2500—4000 м3/га, вегетационных поливов, а также уровнем залегания грунтовых вод. Предполивная влажность почвы в течение вегетационного периода поддерживалась на уровне 70—70—60% ППВ в слое 0—50 см до цветения и в слое 0—70 см в фазу цветения— плодообразования хлопчатника.

Для поддержания заданной влажности почвы было проведено три полива по схеме 1—2—0 поливными нормами, равными 1,5 дефицита влаги в слое 0—70 см до цветения и в слое 0—100 см — в фазу цветения — плодообразования хлопчатника (табл. 2).

Таблица 2

Поливные, оросительные нормы и сроки их проведения

Число и схема поливов Годы Поливные нормы — *шслитель Дата полива — знаменатель Оросительная рорма, м /га

1-й полив 2-й полив 3-й полив

938 1293 1210

1 — 2-0 1974 18.V1 16.VII 10.VIII 3441

944 1098 1098

1 — 2-0 1975 16.VI 11.VII b.VHI 3140

887 1214 1193

1 — 2-0 1976 21.VI 15.VII 14.VIII 3294

Глава V. Изменение физических и водно-физических свойств сероземно-луговых почв при орошении минерализованными водами

В результате трехлетнего орошения хлопчатника существенных изменений в механическом составе сероземно-луговых почв не обнаружено, за исключением некоторых различий в распределении илистой фракции по профилю. Илистая фракция, как более тонкая и подвижная, подвержена вымыванию, вследствие чего происходит обеднение ею верхнего и обогащение подпахотного слоя почвы (табл. 3).

Поливы хлопчатника как арычной (0,96 г/л), так и минерализованной водой способствуют увеличению выхода илистых частиц и уменьшению оструктуренностн почвы. По мере увеличения степени минерализации оросительных вод дисперсность почв увеличивается, о чем наглядно свидетельствуют показатели коэффициента дисперсности, достигающие в варианте 6 (минерализация оросительной воды 19,4 г/л) до 37,6— 47,1,%;, что в 1,63—1,76 раза больше по сравнению с вариантом 1.

Отмеченное выше перераспределение механических частиц и их разрушение, наряду с уплотняющим действием почвообрабатывающих орудий, вызвало увеличение объемной массы в пахотном и подпахотном слоях почвы, которая возрастала параллельно степени минерализации оросительной воды. Среди отрицательных физических свойств почвы, возникающих в результате уплотнения, следует особо отметить ухудшение условий аэрации и изменение в соотношении между твердой, жидкой и газообразной фазами почвы в сторону уменьшения последних.

Таблица 3

Изменение степени дисперсности ила сероземно-луговой почвы (верхняя строка — содержание ила при механическом анализе, нижняя — при микроагрегатном, % от массы почвы)

Исходные данные весна, 1974 г. После 3-х лет орошения водой с содержанием солен:

о о о" Я и°' •§•(-& В •6- я с н <л О и о о к 5: о х а 1 8 0,96 г/л 4.4 г/л 19,4 г/л

Глубина взятия образца, см о о о" •е- с он-, о о о" •е-с О ЕЛ о о о о" •е-с

0—10 10—20 20—30 30—40 40-50 50-60 60—70 70-80 80-90 90—100 16,10 3,89 15,75 3,51 15,83 3,16 16,68 4,11 17,17 3,48 16,19 3,55 16,71 4,00 15,94 3,96 15,52 3,41 16,09 3,59 24,16 22,28 19.96 24,64 20,27 21.93 23.94 21,84 21.97 22,31 15,75 4.53 15,98 4.61 16,48 3,51 18,11 3.62 17,98 4,17 17,51 3,78 18,48 3,91 16,93 3,72 15,73 3.54 15,12 3,17 28,76 28,85 21,30 20,00 23,19 21,59 21,16 21,97 22,50 20,97 16,14 5,36 17,31 6,27 18,21 5,48 18,61 4,93 18,55 4.69 18,34 4,18 16,71 3,98 15,93 4,24 16,19 3,86 15,11 3,10. 33.21 36.22 30,09 26,49 25,28 22,79 23,82 26,62 23,84 20,52 16,58 7,81 17,32 7,61 17,97 6,75 18,51 5,69 18,84 5,73 18,69 4,81 18,07 4,61 16,41 4,48 16,61 4,55 16,13 3,57 47,10 43,94 37,56 30,74 30,41 25,74 25,51 27,30 27,39 22,13

Поливы хлопчатника минерализованной водой с содержанием водорастворимых солей более 4,38 г/л снизили водопроницаемость почвы в среднем за 1974—1976 гг. с 0,47—0,46 до 0,32—0,24 мм/мин.

К концу вегетационного периода отмечено увеличение максимальной гигроскопичности в 1,4—2,2 раза по сравнению с весенними.данными, влажности завядания и снижение продуктивных запасов влаги, что может быть объяснено наряду с изменениями физических свойств почв, главным образом засолением и осолонцеванием, имеющими место при орошении минерализованными подами.

2. Влияние орошения минерализованными водами на химические, физико-химические и физико-механические свойства сероземно-луговых почв

Орошение хлопчатника как арычной, так и минерализованной водой приводит к накоплению в почве водорастворимых солей. Процесс засоления на опытном участке носит се-зонно обратимый характер, т. е. засоление нарастает от весны к осени. Зимой накопившиеся за вегетационный период соли выщелачиваются вглубь посредством промывных поливов и атмосферных осадков. Количество накопившихся водорастворимых солей в почве за вегетационный период находится в прямой зависимости от степени минерализации оросительной воды (табл. 4).

За 3-летний период орошения хлопчатника минерализованными водами хлоридно-сульфатного типа засоления до 2,3 г/л (варианты 1, 2) содержание водорастворимых солей в метровом слое почвы не превышало 0,3%' (токсичных 0,16%). По мере увеличения минерализации оросительных вод с 4,4 г/л и выше степень засоления сероземно-луговых почв периодически к концу вегетационного периода из слабо-засоленной становилась среднезасоленной (минерализация оросительной воды 4,4 г/л); сильнозасоленной (при 9,6 г/л) и очень сильнозасоленной при минерализации оросительных вод 14,6—19,4 г/л (градации почв по степени засоления приняты согласно классификации В. В. Егорова и Н. Г. Минаши-ной, 1976). Соответственно менялся тип засоления сероземно-луговых почв в сульфатно-хлоридный (варианты 4 и 5) и хло-ридный (вариант 6).

Количество накопившихся отдельных ионов в почве тесно связано с химическим составом оросительной воды. Нами со-8

Таблица 4

Изменение содержания водорастворимых солей и токсичных ионов в водных вытяжках из сероземно-луговых почв за 1974—1976 гг. (числитель — сумма солей; знаменатель—сумма токсичных солей)

Варианты 1974 г. 1975 г. 1976 г. -

и минера- СЛОЙ

лизация почвы,

ороситель- см весна осень весна осень весна осень

ной воды

1 й 0 100 0,151 0,202 0,153 0,193 0,172 0,277

0,96 г/л 0,07 0,11 0,09 0,12 0,12 0,13

100 200 0,232 0,181 0,244 0.138 0,311 0.298

0,15 0,09 0,14 0,12 0,16 0,13

2-й 0 100 0.151 0.210 0,154 0,219 0,182 0,232

2,33 г/л 0,07. 0,15 0,09 0,16 0,12 0,15

100—200 0,232 0,206 0,203 0,237 0,180 0,234

0,15 0,12 0,13 0,15 0,15 0,11

3-й 0-100 0.151 0,262 0,160 0.259 0,193 0.311

4,38 г/л 0,07 0,19 0,10 0,20 0,12 0,17

100—200 0,232 0.245 0.218 0.252 0,302 0,234

0,15 0,15 0,15 0,17 0,14 0,11

4-Й 0 100 0,151 0,395 0,176 0,342 0.247 0,459

9,57 г/л 0,07 0,32 0,11 0,18 0,15 0,39

100—200 0,232 0,255 0,205 0.244 0,268 0,294

0,15 0,16 0,12 0,17 0,16 0,16

5-Й 0 100 0,151 0,547 0,196 0,461 0,250 0,638

14,03 г/л 0,07 0,49 0,13 0,37 0,14 0,59

100—200 0,232 0,290 0,232 0,301 0,240 0.305

0,15 0,21 0,14 0,22 0,15 0,24

6-Й 0 100 0.151 0,032 0,237 0,509 0,241 0,741

19,44 г/л 0,07 0,54 0,12 0,43 0,14 0,66

100—200 0,232 0.270 0.223 0.294 0,266 0,265

0,15 0,20 0,16 0,22 0,Ш 0,17

ставлены уравнения линейной регрессии (расчетный слой 2,0 м).

Унсо,- =О,0642Х—0,1540

Уа- =0,0234X4-0,3867

У во.-- =-0,0024X4-0,3875

Уса++ =0,0085X4-0,1996

у.Мё++ =0,022 IX—0,3148; уКа + + =0,0203X4-0,5056, где

У — количество возможного накопления соответствующего иона в водной вытяжке, мг>экв на 100 г почвы;

X — содержание соответствующего иона в оросительной воде, мг-экв на 1 литр.

За 3-летний период орошения во всех вариантах опыта произошло накопление карбонатов в почве с 5,59—7,43% до 7,01—9,64%, причем наибольшее их скопление приурочено к пахотному и подпахотному горизонтам. Содержание гипса в сероземно-луговых почвах под влиянием орошения с возрастанием степени минерализации оросительных вод снижается. Отмеченная тенденция может быть объяснена наличием в оросительной поде хлористого натрия, в присутствии которого растворимость гипса резко повышается.

Согласно полученным нами данным (табл. 5), бессменное возделывание хлопчатника в течение трех лет при орошении как арычной, так и минерализованными водами способствует снижению запасов гумуса в почве. Отношения С:К по.мере увеличения минерализации оросительной воды увеличиваются.

Возрастание степени минерализации, а следовательно, и солей натрия в оросительной воде привело к тому, что натрий активно вытесняет кальций и закрепляется в; поглощающем комплексе почвы. Доля кальция при этом снижается в среднем на 1,5—2,0%', а в отдельных горизонтах на 4,3—8,4%. При этом существенно возрастает в поглощающем комплексе почвы натрий, так, в вариантах 4, 5 и 6 при поливах минерализованной водой с содержанием солей от 9,57 до 19,44 г-/л в пахотном слое на его долю приходится от 9,1 до 13,2%, что дает основание в данных вариантах характеризовать почву как солонцеватую (табл- 6).

Наряду с общей тенденцией увеличения содержания поглощенного натрия в почве по мере увеличения минерализации оросительной воды необходимо отметить и тот факт, что орошение хлопчатника арычной водой, содержащей водорастворимых солей 0,96 г/л, хлора 2,59 мг-экв на 1 литр и смесью арычной водой с дренажной с содержанием солей 2,33 г/л, хлора 6,04 мг • экв на 1 литр не привело к существенной перестройке почвенного поглощающего комплекса серо-земно-луговых почв. Следовательно, указанные выше оросительные воды с точки зрения возможного осолонцевання почв; являются неопасными.

За 3-летний период орошения хлопчатника отмечена тенденция к увеличению емкости обмена, что может быть объяснено накоплением в почве ирригационных наносов {арычного 10

Глубина взятия образца, см Весна, 1974 г. Осень, 1976 г.

гумус, % Я о о ез г; ы *' о 3 и гумус, % •я З о О сз

Вариант <й , 0 о* "Й ю с 8 1 о 6 <-3 , О. К о с 2 •я а о о йё* 8ао

I 0 — 10 0,014 1,02 0,091 6,49 0,020 0,96 0,081 6,86

10 — 20 0,021 0,73 0,065 6,50 0,019 0,84 0,073 6,66

20 — 30 0,019 0,81 0,069 6,79 0,012 0,78 0,058 7,79

30 —40 0,020 0,40 0,037 0,26 0,017 0,41 0,035 6,78

II 0 — 10 0,017 1,13 0,097 6,75 0,021 0,98 0,080 7,09

10 —20 0,022 0,76 0,068 6,47 0,024 0,69 0,061 6,55

20 —30 0,016 0,84 0,069 7,05 0,017 0,85 0,061 8,07

30 -40 0,017 0.37 0,031 6,91 0,020 0,40 0,028 8,27

III 0 —10 0,012 1,06 0,093 6,60 0,019 0,74 0,061 7,02

10 —20 '0,021 0,83 0,067 7,17 0,032 0,82 0,059 8.05

20 —30 0,016 0,61 0,053 6,66 0,027 0,43 0.032 7,78'

30 —40 0,018 0,29 0,02 \ 6,99 0,040 0,30 0,021 8,27

IV 0 —10 0,016 1,12 0,090 7,21 0,032 0,75 0,059 7,36

10 —20 0,022 0,93 0,073 7,38 0,039 0,60 0,047 7,39

20 —30 0,020 0,84 0,069 7,05 0,042 0,31 0,022 7,90

30 —40 0,015 0,39 0,034 6.64 0,031 0,35 0,022 8,16

V 0 —10 0,016 1,10 0,087 7,32 0,053 0,63 0,043 8,48

10 —20 0,020 0,87 0,069 7,30 0,042 0,59 0,045 7,59

20 —30 0,018 0,63 0,058 6,29 0,043 0,31 0,020 8,97

. 30 —40 0,018 0,36 0,030 6,95 0,032 0,28 0,019 8,53

VI 0 —10 0,017 0,98 0,089 6,38 0,061 0,54 0,039 8,02

10 —20 0,020 1,03 0,092 6,48 0,044 0,61 0,036 9,81

: 20- -30 • 0,014 0,76 0,061 7,21 0,057 0,29 0,018 9,33

30 —40 0,018 0,42 0,034 7,15 0,028 0,27 0,017 9,20

ила), внесенного при поливах с арычной водой. В вариантах, поливаемых дренажными водами, подобной тенденции не отмечено.

Орошение хлопчатника как арычной водой, так и минерализованной способствовало некоторому возрастанию обменного магния.

Что касается поглощенного калия, то можно говорить лишь о некоторой очень слабой и не повсеместно выраженной тенденции к его уменьшению по всему почвенному профилю.

Отмеченные выше изменения в составе поглощенных оснований отразились на физико-механических свойствах серозем-но-луговых почв. В этой связи изучение набухания как одного из показателей солонцеватости почв имеет особое значе-

Т а б л н ц а 6 Емкость обмена и состав поглощенных оснований

& н

& ы

^ о ^

® о Й

Я Л §■

л Яд

И Я О

2 Я К нгй

п 8 щ

<~У И Н

Ю н

М

=ч К

°

с« п Я

^ т ^ 3 Ло

Поглощенные основания в % от емкости обмена

Са+ +

Mg+ +

К+

0,96

2,33

4,38 9,57

14,63

19,44

0—10

10—30

0—10

10—30

0—10

10—30 0—10

10—30

0—10

10—30

0—10

10—30

!3,2 + 1,34.

13,1+1,27

13.0zfcl.23 к

I3.7rfcl.32

12,Э+1,17

13,2+1,12

13.3 +1.39 13,8+1,42 13,4+1.36 12,9+1,16 13,6+1,67

12.4 +1,23 12,3+1,04 13,5+1.34 12,9+1,32 ; 12,9+1,37 12.1=4=1,41, 13,2+1,42 12,8+1,32 13,1 +1,34 12,9+1.02 13,5+1,53 13.1+1,62

.65,2+4,13

64.0 +3,17 65,3+3,75 •63,1 +2,64

67.1 +2,64 65,2+2,91 64,7+4,13

64.7 +4,06 71,3+5,62 65,3+3,61

65.8 +3,27 65,4+4,03 61,0+4,21 67,3+3,10 62,3+3,61

'. 66,8+3,07 59,7 +3,61 64,7+2,11 61,3+2,73 •67,5+3,19

61.2 +3,32 65,4+2,43 57,0+2,17

28,2 +2,64 30,2+1,92 29,1 +1,93 31.4+2,14 17.7+2.0Э 27,3+1,05 26,9+3,11 29,4 +1.43 22,9+3,43 28,4 + 1.36 27,4+2,17 26,9+2,73 29,1 +1,75 26,3+2.12 27,4+2,04 27,3+3,17 28,3+2,19 28,4+2,30 26,7+1,67 25,7+2,63 24.2rfcl.14

30,2+2,91 27,6+2,19

3.3 +0,78

3.4 +0,59 3,1+1,03 3,2+0,23 3,1 +0,93 3,3+0,54 3,4+0,6? 3,1 +0,62 2,8+0,69 4,2+0,42 3,5+0,75 3,1 +0,91 9,1 +0,46 3,4+0,87 6,3+0,71 2,8±0,7£ 10,4±1,42

з;о+о,91 10,3=1С1.3С 2,6+0,64 12,7 +0,6' 2,9+0,88 13.2rfc1.09

2,7+0,93 2,4+0,17 2,5+0,85 2,3+0,22 1,9+0,41 3,2+0,34 3,7+0,37 2,4+0,14 2,6+0,63 2,1 +0,35 2,5 +0,47 3,1 +0,28 1,8+0,40 2,3+0,40 2,0+0,19 2,6+0,46 1,4 +0,23 3,1 +0,36 1,2+0,24 3,2+0,47 1,9+0,26 2,1 +0,39 2,2+0,42

1

2

5

6

Примечание. Верхняя строка — весна, 1974 г., нижняя — . осень, 1976 г. .,..."'

ние, так как это свойство оказывает большое влияние на их агрономическую ценность. Как уже отмечалось выше, но мере увеличения минерализации оросительной воды растет степень засоления почвы, в то время как набухание почвы значительно снижается. Так, в варианте 6 (минерализация оросительной воды—19,4 г/л) набухание не превышало 2,3—3,2%, что в среднем на 24,7,%' ниже по сравнению с вариантом Г:

(0,96 г/л). ••.-.".••

В результате математической обработки полученных результатов установлена отрицательная корреляция между содержанием водорастворимых солей и набуханием почвенных .12. ;.;,"•-

образцов г= — 0,71±0,124. Отмеченную закономерность можно объяснить тем, что по. мере растворения солей повышается концентрация 2-валентных катионов, вызывающих уменьшение на почвенных частицах толщины диффузного водного слоя, а следовательно, и величины набухания (Н. И. Горбунов, 1958).

Нами на модельных опытах показано, что почва при отсутствии водорастворимых солен набухает в среднем на 32,1% больше, чем п присутствии их. Набухание промытых почвенных образцов при прочих равных условиях тесно связано с содержанием поглощенного натрия, о чем свидетельствует повышенная корреляционная связь, г = 0,83±0,013.

Таким образом, орошение хлопчатника приводит к существенным изменениям физических, водно-физических, химических, физико-химических и физико-механических свойств сс-роземно-луговых почв, характер которых находится в прямой зависимости от химического состава и степени минерализации оросительных вод.

Глава VI. Влияние химического состава оросительных вод на рост, развитие, количественные и качественные показатели урожая хлопка-сырца

Установлено, что угнетающее действие на ростовые процессы хлопчатника начинает проявляться при концентрации оросительных вод 9,6 г/л и выше (варианты 5, 6 и 7). В данных вариантах зарегистрировано снижение высоты главного стебля (по состоянию на 1 августа) более чем в два раза по сравнению с растениями первого варианта, при поливах арычной водой с содержанием солей 0,96 г/л. Аналогичная закономерность отмечена по динамике нарастания листовой поверхности и сухой массе растений хлопчатника.

Отрицательное действие оросительных вод повышенной минерализации проявляется не только на росте растений хлопчатника, но и затрагивает процесс развития. Это подтверждается общей тенденцией снижения числа симподиальных ветвей и коробочек в расчете на одно растение, по мере увеличения степени минерализации оросительной воды. Кроме того, при поливах хлопчатника оросительной водой с минерализацией 9,6 г/л и более отмечено опадение нлодоэлементов. Период вегетации хлопчатника в годы исследований варьировал от 129 до 147 дней, несколько сокращаясь п вариантах, орошаемых минерализованными водами выше 4,4 г/л.

Отмеченное выше подавление ростовых процессов и снижение темпов накопления плодоэлементов у растений хлоп-. чатника в конечном итоге сказалось на урожае хлопка-сыр-

ца; который по мере увеличения уровня минерализации оросительных вод снижается (табл- 7)., . . . .

Таблица 7

Урожайность хлопчатника

1974 г. 1975 г. 1976 г.

03 та га

Варианты к га • я о о « га о о 3 о та га га 5: ,- . "я 5 га -5 м 2 О О О- Р-5 а и та • к" о ЕБ-3 ойта* ю ю г . "я Ь 3 та 8 е а о о о. а.п з та 1 аГ о о и о а. г га о о к с я а ,

1 2 3 4. 5 6 7 8 9 6,2 6,5 6,4 6,1 5,7 5,7 6,4 6,0 6,1 36,9 36.6 36,2 36,0 35.7 35.4 35,7 36,0 36,0 46,3 *45,2 43,3 22,2 18,1 12,2 33,0 26,5 26,9 6,5 6.4 6,0 5,1 5,0 4.5 5,0 4,8 4,7 35.5 35,9 36,7 35.3 35,0 34.6 36,0 35.4 36,2 46.1 46.2 44.7 18.8 15,2 8.5 34,7 22,1 24,1 6,4 6.3 5,0 4,6 4.6 4.4 5,8 5.5 5.7 3С.8 36.4 35.9 3-1,5 34.0 34 1 35,7 35.1 35.0 45.4 41,9 42,1 14,6 11,3 6,8 32,1 20.5 21,9

Ошибка НСРОБ, опыта х/га % 1,04; 1,03 1,14 1.П 1,80 1,09

Поливы хлопчатника оросительной водой с содержанием солей до 2,3 г/л не снизили урожай хлопка-сырца. Кроме того, сопоставление урожайности за 3 года позволяет выявить тенденцию снижения последней по мере увеличения продолжительности использования минерализованных вод повышенной концентрации (4,4 г/л и выше) для орошения хлопчатника.

Урожайность хлопчатника при орошении минерализованными водами может быть несколько повышена при введении одного полива пресной водой (варианты 7, 8, 9). Наиболее эффективно чередование поливов первый — арычной водой, а последующие минерализованными (вариант 7), что подтверждает общую закономерность; по мере развития растений со-леустойчивость неизменно возрастает (В. Л. Новиков, 1942; Б. Н. Строганов, 1962, 1973 и др.).

При чередовании" поливов хлопчатника водой различного химического состава и степени минерализации (0,96—9,57 г/л) наименьший урожай хлопка-сырца получен в варианте 8, при проведении первого полива минерализованной водой—9,6 г/л; второго — арычной (0,96*г/л) и третьего — минерализованной (4,4 г/л).

Технологические свойства хлопкового.волокна тесно связаны с минерализацией оросительной воды и по мере увеличения последней имеют тенденцию к снижению. Статистическая об-

работка данных по химическому составу оросительных вод И полученных при этом урожаев хлопка-сырца позволила выявить существующую.зависимость между ними. Влияние отдельных компонентов в оросительной воде на урожайность хлопчатника подчиняется уравнению:

у=3 5,1Х1+11,72Ха + 12,4 Х3 — 13,1 Х4 — 16,4 Х5 — 11,7Хв, где У — возможный урожай хлопка-сырца, ц/га;

XI — общая щелочность (НСОз~), мг- экв на литр;

Хг—Хб — соответствующее содержание С1~; Б04......; Са+ + ;

М§+ + и Ка+ + К+ в оросительной воде, мг-экв на литр.

Программа для расчета коэффициентов уравнения множественной линейной регрессии составлена на языке «БЭЙСИК» для мини-ЭВМ М-6000-

Полученное уравнение с определенной точностью при прочих равных условиях, на наш взгляд, может быть-использовано для прогнозирования возможного получения урожая хлопка-сырца в зависимости от химического состава и степени минерализации оросительных вод, что очень важно при проектировании оросительных и дренажных систем.

Выводы

1. Поливы хлопчатника как арычной, так и минерализованной водой, возделываемого на сероземно-луговых почвах, способствуют иллювированию илистых частиц на глубину 30— 50 см, увеличивают их выход и уменьшают оструктуренность почвы. Коэффициент дисперсности почвы за 3 года при орошении арычной водой (0,96 г/л) увеличился на 10,4,%-, минерализованной (4,38 г/л) — на 27,9.%' и минерализованной (19,44 г/л) — на 53Д%-.

2. Под влиянием орошения к концу вегетационного периода по мере увеличения степени минерализации оросительных вод происходит значительное уплотнение сероземно-луговых почв с 1,30—1,46 до 1,60—1,71 г/см3, увеличение гигроскопичности—в 1,5—2,0 раза, сужение диапазона доступной для растений хлопчатника влаги и изменение в соотношении между твердой, жидкой и газообразной фазами в сторону уменьшения последних. Водопроницаемость за вегетационный период при поливах арычной водой с содержанием солей до 0,96 г/л снизилась на 18,9%', минерализованной (4,38 г/л) —на 21,3%' и минерализованной (19,44 г/л) —на 51,8%.

3. Показано, что за 3-летни» период орошения хлопчатника минерализованными водами до 2,3 г/л содержание водорастворимых солей в 2-метровом слое иочвогрунта оставалось практически неизменным и не превышало 0,298% (токсичных солей 0,16%).

По мере увеличения" степени минерализации оросительных вод с 4,4 г/л и выше сероземно-луговые почвы к концу вегетационного периода из слабозасоленных становились средне- и сильнозасоленными, причем из. года в год степень засоления возрастала. Почвы из хлоридно-сульфатного типа засоления перешли в сульфатно-хлоридный (при минерализации 9,6— 14,6 г/л) и хлоридный (при минерализации оросительной воды, равной 19,4 г/л).-

Ориентировочная оценка скорости прогрессирующего засоления (до-градации очень сильнозасоленных) сероземно-лу-говых почв при орошении .хлопчатника с минерализацией 4,4 г/л — 15—20 лет; 9,6 г/л — 8—10 лет — 14,6 г/л — 5—7 лет; 19,4 г/л —3 — 5 лет.

4. Выявлено, что систематическое в течение 3-х лет использование минерализованных вод для орошения хлопчатника способствует увеличению в почве карбонатов с 5,7—8,1 до 6,0—9,1% (СОг) и снижению содержания гипса. Масштабы отмеченных изменений во многом зависят от химического состава оросительных вод, в частности, от содержания в них хлористого натрия, в"присутствии которого растворимость гипса резко возрастает.

5. Промывной режим орошения хлопчатника и повышенная степень минерализации оросительной воды (4,4 г/л и выше) способствовали снижению общих запасов гумуса и увеличению отношения С: N до 9,81 против 6,3—7,4 в исходных почвенных образцах, что свидетельствует об изменении в сто? рону ухудшения качественного состава гумусовых веществ.

6. Показано, что оросительные воды хлоридно-сульфатного типа засоления с минерализацией до 2,3 г/л с точки зрения возможного осолонцевания являются неопасными.

Осолонцевание сероземно-луговых почв отмечено при орошении хлопчатника водами сульфатно-хлорндного типа засоления с минерализацией выше 4,4 г/л. По мере увеличения минерализации оросительных вод доля кальция в поглощающем комплексе снизилась в среднем за 3 года на 1,5—8,4 %•, а натрия возросла с 2,7—3,5% до 13,2%- Чем больше минерализация оросительных вод, тем сильнее выражен отмеченный процесс. : .

7. Установлена отрицательная корреляция между содержанием водорастворимых солей и набуханием сероземно-луго-вых почв (г =—0,71 + 0,124), в то время как в отсутствие их набухание, при прочих равных условиях, тесно связано с содержанием поглощенного натрия (г=Л=0,83±0,013).

8. Прогрессирующее увеличение уровня минерализации оросительных вод (выше 4,4-г/л) вызвало подавление ростовых процессов у растений хлопчатника (снижение высоты главного стебля и эффективной фотосинтезирующей поверх-

ностн), уменьшение числа симподиальных ветвей, коробочек, снижение активности фотоснитетического аппарата и сокращение вегетационного периода в среднем от 2—3 до 14— 17 суток.

9- Установлено, что при промывном режиме орошения хлопчатника минерализованными водами хлорндно-сульфат-ного типа засоления до 2,3 г/л, возделываемого на сероземно-луговых почвах, возможно получение высоких гарантированных урожаев хлопка-сырца (45,4—45,9 ц/га), в то время как оросительные воды, имеющие минерализацию 4,4 г/л, снижают урожаи хлоика-сырца в среднем за 3 года на 5%, или 2,3 ц/га; 9,6 г/л — на 59,5%; 14,6 г/л — на 67,4%' и 19,4 г/л— на 79,9%.

Наряду с количественными показателями урожая хлопка-сырца повышенная концентрация солей в оросительной воде (выше 2,3 г/л) отрицательно сказывается на условиях формирования хлопкового волокна и снижает его технологические качества.

10. Предложены уравнения множественной линейной регрессии, позволяющие, при прочих равных условиях, осуществлять прогнозирование солевого режима сероземно-луговых почв и возможность получения урожая хлопка-сырца в зависимости от степени минерализации и химического состава оросительных вод.

Рекомендации производству

1. В условиях хорошей дренированное™ на сероземно-лу-говых почвах рекомендуется использовать для орошения хлопчатника воду, откачиваемую скважинами вертикального дренажа (как в чистом виде, так и в смеси с речной) с минерализацией до 2,3 г/л при хлоридно-сульфатном типе засоления. При этом режим орошения должен быть промывным поливными нормами 900—1200 м3/га на фоне ежегодных осенне-зимних промывок реч3ной водой с минерализацией до 1 г/л (нормой 2500—4000 м3/га).

2. В целях улучшения водного и воздушного режимов и разрушения создавшегося в результате поливов уплотнения подпахотного слоя сероземно-луговых почв, целесообразно один раз в 2—3 года проводить глубокое рыхление (40— 50 см).

3. При использовании минерализованных вод для орошения сельскохозяйственных культур в крупных масштабах необходимо организовать стационарные пункты для систематического наблюдения за химическим составом оросительных вод и комплексного изучения изменений свойств почв.

Опубликованные статьи по теме диссертации

1. Использование минерализованных вод для орошения хлопчатника. Сб. «Исследования по тропическому и субтропическому сельскому хозяйству», М.( УДН, 1975.

2. Изучение допустимой концентрации солей в поливной воде для орошения хлопчатника. Доклады ТСХА, вып. 233, 1977. ч - . ' - . .

3. Режим орошения хлопчатника Лминерализованными водами в староорошаемой зоне Голодной степи. Сб. «Вопросы тропического и субтропического сельского хозяйства», М., УД Н, 1977 (в соавторстве с А.;В. Шуравилиным)-

4. Разработка способов по использованию минерализованных вод для целей орошения и структурообразователей для повышения эффективности промывки. Научно-технический отчет за 1974—1976 гг. по теме 16—74. М., 1977, № гос. регистрации 74008734. Инв. № Б626731 (в соавторстве с А. В. Шу-равилиным).

Объем 1>/« п. л. Заказ 784. Тираж 100

Типография Московской с.-х. академии им. К. А. Тимирязева 127550, Москва И-550, Тимирязевская ул., 44