Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

ВЛИЯНИЕ ОРОШЕНИЯ МИНЕРАЛИЗОВАННЫМИ ВОДАМИ НА ОСНОВНЫЕ СВОЙСТВА ПОЧВ ЮГА УКРАИНЫ И ПУТИ ПОВЫШЕНИЯ ИХ ПЛОДОРОДИЯ

ВАК РФ 06.01.02, Мелиорация, рекультивация и охрана земель

Автореферат диссертации по теме "ВЛИЯНИЕ ОРОШЕНИЯ МИНЕРАЛИЗОВАННЫМИ ВОДАМИ НА ОСНОВНЫЕ СВОЙСТВА ПОЧВ ЮГА УКРАИНЫ И ПУТИ ПОВЫШЕНИЯ ИХ ПЛОДОРОДИЯ"

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА СССР

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

~ £ На правах рукописи

Анатолий Иванович БОЛДЫРЕВ

ВЛИЯНИЕ ОРОШЕНИЯ МИНЕРАЛИЗОВАННЫМИ ВОДАМИ НА ОСНОВНЫЕ СВОЙСТВА ПОЧВ ЮГА УКРАИНЫ И ПУТИ ПОВЫШЕНИЯ ИХ ПЛОДОРОДИЯ

(Специальности 06.01.03— почвоведение,. 06.01 <02 — мелиорация и орошаемое земледелие)

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора сельскохозяйственных наук

МОСКВА — 1960

ог

Работа выпол нена ; в Украинском" ордена "Трудового.. Крас-, ного Знамени-научно-исследовательском'институте орошаемого землемделия (УкрНИИОЗ). ~• •; - .

Официальные оппоненты: .член-коррёспондент: ВАСХНИЛ, доктор, сельскохозяйственных-наук, профессор Н. Пг: Панов, доктор биологических наук^ "профессор М. Б; Мин кии, доктор сельскохозяйственных* наук, профессор" И: „

г- Ведущая 'организация —Одесский1 государственный:.- университет. ' 1 ; "" ' ■ ""-.-"7 У." Г..

Защита состоится;, -».-;' . . . .1981. г. в

15 час;.'на;заседанииСпециализированногосовета;Д-120,35102* при Московской; сельскохозяйственной, академии г "имени -К.-А. Тимирязева. _ -; ' • ' : — - „ ' '

С диссертациейможноознакомитьсявЦНБТСХА. Г -

' Автореферат разослав-« "Л^* ' ^

7 - ..' Ученый секретарь •' • -~т : •. , 7 - ; ' .Специализированного совету '• доцент

Л^А.Дорожкина

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы, В решениях XXV съезда КПСС по пятилетнему плану развития народного хозяйства на.1976— 1980 гг., а также в постановлении июльского, (1978) Пленума ЦК КПСС подчеркивается, что «...интенсификация сельскохозяйственного производства на основе его всемерной механизации и электрификации, химизации и мелиорации земель остается основным направлением аграрной политики партии на современном этапе». Особое место отводится развитию * орошения и мелиорации земель, как надежной основе в создании устойчивого сельскохозяйственного.производства.

В связи с острым дефицитом пресной воды, который в настоящее время возник почти во всех странах мира, на очередь дня поставлена проблема применения для орошения вод различной степени минерализации (вплоть,до океанической концентрации солей). В нашей стране в последние десятилетия" все большее развитие получает орошение водами с повышенным содержанием легкорастворимых солей. Только на юге Украины такими водами в настоящее время орошается около 300 тыс. гектаров. Несмотря на большое число работ "{Антипов-Карата ев, Филиппова, 1955; Ганев, 1966; Зо-лотун, 1973; Ковда, 1973; Рабочее, 1973; Розанов, 1974; Новикова, 1975; Панов, Гущин, 1975; Минашина, 1978; Грамма« тнкати, 1979 и другие), посвященных вопросу сохранения и повышения плодородия почв, орошаемых минерализованными водами, многие теоретические и практические аспекты этой проблемы остаются еще неполностью решенными для каждого почвенно-климатнческого региона. Поэтому поиск и обоснование путей сохранения и повышения плодородия почв и интенсификация земледелия при возделывании сельскохозяйственных культур на землях, орошаемых водами с повышенным содержанием солей различного химического состава, вызваны производственной необходимостью и исследования в этом направлении для каждой зоны орошения являются актуальными.

Цшр. пучзп 6н6л::ит::э п\ К. Д. Тзззизси

Цель и задачи исследований.

1. Выявить направленность процессов - почвообразования в почвах юга Украины при орошении их минерализованными водами, а также изучить химический состав артезианских и поверхностных иод, применяемых и этой зоне для орошения сельскохозяйственных культур, '

2. Разработать классификацию минерализованных вод по опасности засоления и осолонцевання орошаемых почв, а также установить основные требования к качеству воды для орошения с учетом свойств почвы, которые могут Сыть положены в основу при составлении проекта Государственного стандарта «Охрана природы. Гидросфера. Общие требования к качеству поды для орошения».

3. Разработать методы расчета доз химических мелиорантов для оросительных вод различной минерализации и химического состава с учетом-физико-химических и водно-физических свойств почвы.

4. Разработать эффективные методы контроля за мелиоративным состоянием орошаемых земель н качеством оросительных и грунтовых вод.

5. Изучить изменение физических, химических и биологических свойств основных типов почв юга Украины под влиянием длительного орошения минерализованными водами.

■ 6. Разработать мероприятия по мелиоративному улучшению почв юга Украины при поливе их минерализованными водами с неблагоприятным соотношением в них одновалентных и двухвалентных катионов.

7. Исследовать возможность эффективного использования местных источников фосфогнпса, известняка, железного купороса н других отходов местной промышленности для химической мелиорации почв, орошаемых минерализованными водами.

8. Разработать способ и устройства для внесения различных химических мелиорантов и минеральных удобрений (в том числе и аммиачной воды) с поливной водой на ,землях, орошаемых минерализованными водами.

Научнаяновизна исследований. В результате проведенных; исследований была предложена новая классификация минерализованных вод по опасности осолонцевания и засоления орошаемых почв, даны методы расчета доз химических мелиорантов для улучшения ирригационных качеств оросительной воды, исходя из ее химического состава и свойств почвы, разработаны основные требования к качеству воды для орошения,.которые легли в основу представленного на утверждение в Госкомитет стандартов Совета Министров СССР проек-. та Государственного стандарта Союза .ССР «Охрана прнро-

ды. Гидросфера. Общие требования к качеству води для орошения». •>

Впервые для условий юга Украины обосновано, положение о том,.что орошение минерализованными водами должно про-воднтьел на фоне положительного гумусового баланса почвы.' Доказана целесообразность использования в качестве химических мелиорантов отходов местной - промышленности — фое-фогнпса, известняка, железного купороса и гидролизной сер--ной кислоты. Разработаны теоретические вопросы прогнозирования н регулирования водио-солевого баланса почв, орошаемых, мниерализовашшмн. водами в конкретных гидрогео-логомелиоратнвных условиях, рекомендованы производству экспресс-методы для осуществления оперативного контроля за мелиоративным состоянием орошаемых земель.

Доказана целесообразность мелиорировать оросительную воду, а не почву, так как- при этом эффективность химических мелиорантов значительно повышается, а затраты снижаются. Разработаны гндроцнклонные установки — дозаторы: для вне--ссння в оросительную воду различных химических мелиорантов, а также минеральных удобрений, в том числе аммиачной воды совместно с железным купоросом или серной кислотой.

Практическая ценность работы. На основании теоретических разработок предложены методы прогнозирования и регулирования водно-солевого баланса почв, орошаемых минерализованными водами с неблагоприятным соотношением в. них одновалентных и двухвалентных катионов. На основании химических анализов поды всех артезианских скважин, используемых для орошения, были рассчитаны ежегодные дозы гипса и других химических мелиорантов для каждого конкретного поля в хозяйствах Гсиического, Новотроицкого, Ивановского и других районов Херсонской области, установлены сроки н способы внесения их в оросительную воду и почву. Разработана и передана на Партизанский ремзавод {г. Гени-ческ) необходимая .техническая документация для серийного выпуска гндроннклонных установок — дозаторов ГУД-3/250-30 . «Гсннчанка», предназначенных для внесения химических мелиорантов и минеральных удобрений с поливной водой. Изданы и переданы хозяйствам методические рекомендации по эффективному использованию орошаемых. минерализованными водами земель. Составлен и представлен на утверждение проект ГОСТа «Охрана природы. Гидросфера. Общие требования к качеству воды для орошения».

Реализация результатов исследований. Согласно разработанным рекомендациям за период с 1974—1978 гг. внесение " химических мелиорантов произведено только в пределах Херсонской области на площади около 50 тыс. га, в том числе в хозяйствах Генического района на площади свыше - ' - 3

20 тыс, га, в Мовотроииком районе—на* площади, около 12 тыс. га, к Ивановском районе — более 6 тыс. га и в Белозерском раЛонс— около 9 тыс, га. Составлены областные и. республиканские методические рекомендации для зональных агрохимлабораторий по. составлению проектио-сметиой документации на проведение химической мелиорации почв, орошаемых минерализованными водами, а также рекомендации по внесению химических мелиорантов н минеральных удобрений с поливной водой с помощью серийно' выпускаемых гидроциклонных установок — дозаторов Г УД-3/250-30 «Гени-чанка». Представлен на утверждение в Госкомитет стандартов Совета Министров СССР проект ГОСТа «Охрана природы. Гидросфера. Общие требования к качеству воды для орошения».

Апробация работы. Результаты исследований докладывались на:

1. Всесоюзном координационном совещании по проблеме «Орошаемые почв и л методы их изучения» (г. Херсон, 1975 г.);

2. Республиканской координационном совещании по проблеме «Пути повышения плодородия почв юга Украины, орошаемых минерализованными водами» (г, Гсннческ, 1976 г.);

3.* Всесоюзном научно-техническом совещании по проблеме «Совершенствование приемов и методой мелиорации солонцовых почв» (г. Ростов. 1976 г.);

4. Республиканском иаучно-нронэводстаспном совещании по мелиоративному улучшению орошаемых ночи юга Украины (г. Херсон, 1976 г.);

5. Координационном совещании по обсуждению и согласованию проекта ГОСТа «Охрана природы. Гидросфера. Общие требования к качеству воли Для орошения» (г. Москва, 197о, 1976. 1977, 1978 и 1979 гг.).

6. Всесоюзном координационном совещании по теме < По ч а ей но-мелиоративное проблемы к пути повышения плодородия орошаемых земель юга УССР* (г. Одесса, 1978 г.);

7. Всесоюзном координационном совещании по проблеме «Рациональное использование минерализованных вод для орошения сельскохозяйственных культур* (г, Ташкент, 1978 г,);

8. Научно-теоретической конференции Московской сельскохозяйственной академии им. К. Л. Тимирязева (г. Москва, 1978 г.);

9. Научно-теоретической конференции Херсонского государственного пединститута им, Н. К. Крупской (г, Херсон, 1978 и 1979 гг.);

10. Научно-производственном заседании отдела мелиорации орошаемых земель и риса, лаборатории техники полива и отдела агрохимии УкрНИИОЗ <г. Херсон. 1979 г.);

И. Координационном совещании по проблеме «Пути рационального использования и повышения плодородия солонцовых почв СССР» (г. Волгоград. 1979 г.).

Объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, тринадцати глав, заключений по каждой главе, общих выводов и рекомендаций производству. Работа изложена на •397 страницах машинописного текста с включением 102 таблиц и иллюстрирована 45 рисунками, Б приложении представлено 155 таблиц и проект ГОСТа «Охрана природы. Гидросфера. Обишс требования к качеству воды для орошения».

Список использованной литературы включает 905 наименований, втом числе 198 на иностранном языке,

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Часть первая

СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ, ЦЕЛЬ, УСЛОВИЯ И МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ

1. Состояние проблемы использования минерализованных вод для орошения сельскохозяйственных культур (обзор литературы)

В первой главе дан обзор литературы по исследуемой проблеме, из которого видно, что положение с пресной водой в мире крайне обострилось как за счет интенсивного водопо-треблення промышленностью и сельским хозяйством, так и за счет загрязнения естественных водоемов. Одним из прне-моп ликвидации водного дефицита на земном шаре является широкое использование минерализованных (вплоть до морской) вод для орошения. Однако в литературе описаны многочисленные случаи, когда орошение минерализованными водами с неблагоприятным соотношением в них одновалентных и двухвалентных катионов заметно снижало плодородие почв.

Анализ литературы показывает, что при использовании минерализованных вод для орошения необходимо учитывать механический состав, водно-физические и фнзико-хпмнческие свойства почвы, глубину залегания и химический состав грунтовых вод, климатические особенности района орошения, нормы, сроки и способы полива, химический состав оросительной воды, особенности возделывания сельскохозяйственных культур п многие другие обстоятельства. Отмечено, что многие авторы ограничиваются лишь констатацией фактов влияния поливов минерализованными водами на урожай возделываемых культур и некоторые свойства орошаемых почв и не вскрывают механизма происходящих при этом процессов. По этой причине многие теоретические аспекты проблемы эффективного использования минерализованных вод для орошения освещены еще недостаточно глубоко и полно.

В этой же главе показано, что в настоящее время весьма актуальным является вопрос правильной оценки ирригационных качеств минерализованных вод. Большое количество различных способов оценки качества воды для орошения (часто противоречивых друг другу), отсутствие единого ГОСТа на воду для орошения, а также недостаточное знание механизма протекающих при орошении процессов не позволяют еще в

широких масштабах рациональное использование минерализованных вод в различных почвенно-климатических зонах нашей страны. Несмотря на большое число исследований, посвященных вопросу повышения плодородия почв, орошаемых водами с высоким содержанием легкорастворимых солей; проблема эта и на сегодняшний день не может считаться полностью решенной как в масштабе всей страны, так и в условиях степной зоны юга Украины, где за последние 10—15 лет широкое распространение получило орошение артезианскими и поверхностными минерализованными подами и где уже сейчас'в ряде мест наблюдается заметное снижение плодородия почв под влиянием этого орошения,

2. Задачи, условия и место проведения исследований -

Во второй главе излагаются задачи и методика проведения исследований, а также краткая характеристика почвенно-климатических условий района исследований. В этом регионе -наиболее распространенными почвами являются: южные и обыкновенные черноземы, темно-каштановые и каштановые почвы, а также солошш. Наиболее полные исследования за изменением физических, химических и биологических свойств почв под влиянием длительного (с 1932 г.) орошения подами с повышенным содержанием солей проводили на специальных стационарных плошадках, расположенных на основных разностях, почв в совхозе «Городний велетень» Белозерского района Херсонской области: темно-каштановой легкосуглинистой, темно-каштановой средпесу глинистой ц солонце глубоком среднесу глин истом. Стационарные площадки были заложены на богаре, на орошении и на залежи.

Изучение влияния минерализованных вод Иигулецкого канала на физические, химические к биологические свойства темно-каштановых среднесуглинистых почв проводили в двух опытных зернокормовых севооборотах отдела севооборотов УкрНИИОЗ с люцерной и без нее. Орошение в этих севооборотах проводится с 1968 г. водой, содержащей до 1,5 г/л легкорастворимых солей (преимущественно натриевых).

Кроме того, ряд наблюдений за водно-солевым режимом почв, динамикой минерализации и уровня грунтовых вод и изменением физико-химических свойств орошаемых почв проводили на стационарных площадках, заложенных в ряде хозяйств Белозерского, Новотронцкого и Геннческого районов Херсонской области, а также Акимовекого района Запорожской области, где орошение проводится высокомпнералнзопан-нымн водами (до 3 г/л солей и выше) артезианскими водами с содержанием ионов натрия до 80% и более от суммы всех катионов, ■

Вобразцах почв, отбираемых на каждом стационаре вес? кой.и осенью через каждые 10 см до глубины.200 см, определяли: общий гумус по Тюрину, фракционный и групповой состав гумуса по Кононовой и Бельчиковой, поглощенные осног пання по Гедройцу, общий азот по Кьельдалю, гидролнзуе-мый азот по Тюрину и Кононовой, подвижный фосфор по Ма-чигину, подвижный калий по Протасову, содержание карбонатов газоволгометрическнм методом; механический состав методом штстки, состав водорастворимых солей по Арииуш-кнной, валовой химический состав исходной почвы и илистой фракции из нее по Лринушкиной, минералогический - состав илистой фракции почв методами рентгенографии,' дернвато-графин и инфракрасной спектрофотометрнн. В ряде,полевых опытов,'а также на основных стационарных площадках, проводились микробиологические исследования. Весной и осенью в почвенных образцах послойно определяли:; общее. количество микроорганизмов, количество аммоиификаторов, олиго-ннтрофилов, азотобактеров, интрнфикацнонных бактерий, цел-люлозоразрушающих микроорганизмов, грибов, количество микроорганизмов на крахмало-аммначном агаре, а также биологическую активность почвы по Штатнову и Оганову. Все химические и микробиологические анализы обрабатывались математически методом дисперсионного анализа. >

Полевые, опыты по химической мелиорации, почв л оросительных вод проводили в колхозах «Приазовский», «Память Ильича» и им. XXII съезда КПСС Тонического района, в колхозе «Радянська Украина» Скадовского района и в совхозе «Жовтневнй» Каланчевского района Херсонской области, а также в колхозе «Знамя Ленина» Лки'мовского района Запорожской области. В этих опытах изучалось действие различных доз фосфогипса, известняка, железного купороса, серной кислоты и навоза на урожай сельскохозяйственных культур и почву, орошаемых минерализованными водами с различным содержанием солей. Аналогичные полевые опыты с различными химическими мелиорантами были проведены и в опытном хозяйстве Укр НИИОЗ «Копани», Нормы химических мелиорантов определялись как по порогу коагуляции почвы, так п по химическому составу оросительной воды. Учетная площадь делянок 100—200 м2, повторность п опытах трех- .и четырех-* кратная, урожай учитывался сплошным методом. *

. 3. Разработка эффективных методов контроля за мелиоративным состоянием земель, орошаемых минерализованными водами

Эффективное использование минерализованных вод для орошения сельскохозяйственных культур предполагает постоянный контроль как за качеством оросительной воды, так и за

мелиоративным состоянием орошаемых земель. Поэтому в настоящей работе было уделено большое внимание разработке экспресс-методов, пригодных для осуществления оперативного контроля в условиях районных и зональных агрохимических, лабораторий.

Так, предложенный (Алешин, Болдырев, 1900; Болдырев, 197-1) бариевый метод определения в почвах активного и поглощенного натрия с помошыо натрий-стеклянного электрода обладает достаточной степенью точности по сравнению с пламен нофотометрическ им методом и может с успехом использоваться в производственных условиях.

Предложенный метод определения воднопептизнрусмого ила в почвах с использованием центрифуги и фотоэлектроко-лорнметра также отличается большой производительностью и достаточной степенью точности по сравнению с методом отмучивання и потому может быть рекомендован для пронз-, водственных агрохимических лаборатории.

Для определения количественного содержания и качественного состава гумнновых соединений и почвах, орошаемых минерализованными водами, был разработан споктрофото* метрический метод (Алешин, Болдырев, 1903; Болдырев, Алешин, 1961; Болдырев, 1969, 1975) .с использованием различных растворов для нептнзацнн гумнновых соединений,

В данной главе описан разработанный для засоленных почв метод определения влажности ночвы с применением реактива Фишера, который отличается от термо-вссового метода быстротой, не уступает ему но точности и позволяет получать результаты непосредственно в полевых условиях.

Часть вторая

ИЗМЕНЕНИЕ СВОЙСТВ ПОЧВ ПОД ВЛИЯНИЕМ

ОРОШЕНИЯ МИНЕРАЛИЗОВАННЫМИ ВОДАМИ ЮГА УКРАИНЫ

Влияние орошения минерализованными водами на физические свойства почвы

Как показали исследования многих авторов (Ганев, 1966; Ракнтскнй, 1969; Турулева, 1970; Кушннр, 1972; Гоголев с соавторами, 1973; Нестерова, 1973; Матчанов, 197-1 и др.), под влиянием длительного орошения гранулометрический состав орошаемых почв в зависимости от конкретных условий может меняться в двух направлениях — становиться более тяжелым или более легким.

Наши исследования показали, что под влиянием длительного орошения минерализованными водами происходит замет-8

ное изменение физических свойств почв:.по механическому со-ставу они становятся более тяжелыми, дисперсность нх увеличивается, а количество водопрочных агрегатов уменьшает--, ся. Под влиянием орошения почвы уплотняются, о чем свидетельствует увеличение объемной массы их и • уменьшение , скважности. Особенно заметные изменения этих, параметров , наблюдались при увеличении степени, минерализации '-и: содержания натрия и магния в оросительных водах, а также при более длительных периодах орошения. :

Водопроницаемость почв при орошении минерализованными водами, как правило, уменьшается. Так, например, за восьмилетний период орошения водой Ингулецкого канала'водопроницаемость темно-каштановых сред несугл инистых почв-снизилась на 30—40% по сравнению с неорошаемыми участками.

Исследования, проведенные в опытных зернокормопых севооборотах, показали, что возделывание люцерны в условиях орошения минерализованными водами способствует увеличе-. ншо содержания водопрочных агрегатов, уменьшению дисперсности почвы, а также не столь заметному снижению водопроницаемости. . ' •

5. Влияние орошения минерализованными водами на агрохимические и биологические свойства почв

Как показали исследования многих авторов (Антипов- . Каратаев, Фнлнппова, 1955; Пекаторос, 1956; Болотина,. 1959; ^ Бобков, 1965; Дергунов, 1968; Лзовцев, 1969; Кириченко, 1970;' Попов, 1971; Золотун, 1975 и др.), длительное орошение; накладывает свой отпечаток на питательный режим почвы. Питательные'вещества, хотя и растворяются водой при проведе-' ннн вегетационных поливов, но все они (за исключением; нитратов) не вымываются нисходящим током из корнсобитаемой -зоны. ..

В данной главе показано, что длительное орошение слабо-н силыюмннерализованными водами существенно сказалось, на агрохимических и биологических свойствах темно-каштановых легко- и среднесуглнннсых почв и " солонцов глубоких среднесуглинистых. Содержание в почвах основных питатель-' ных элементов (азота, фосфора и калия) в орошаемых почвах было заметно выше но сравнению'с богарными условиями, особенно в верхних горизонтах почвенного 'профиля, что объясняется пе только внесением более высоких доз минеральных и органических удобрений на орошаемых землях, но н более полным использованием внутренних резервов почвенного плодородия.

Возделывание люцерны в орошаемых зернокормовых. се-

вйойоротах положительно сказывается на Многих свойствах почвы, в том числе и на содержании подвижных форм азота, фосфора и калия.

' Было установлено, что орошаемые темно-каштановые почвы юга Украины характеризуются высоким биологическим тонусом: общее количество микроорганизмов, содержание микроорганизмов азотного цикла, нитрифицирующая способность и другие показатели в них заметно выше по сравнению с неорошаемыми почвами. В солонцах имеет место угнетение некоторых видов микроорганизмов при орошении ■ за счет процессов заплывашш и коркообразования. Возделыва-нис люцерны в орошаемых севооборотах оказывает положительное влияние на развитие микрофлоры в темно-каштановых почвах.

6. Влияние длительного орошения минерализованными водами на состав органического вещества почвы

' Орошение минерализованными водами оказывает сильное влияние на гуминовые соединения почвы. В присутствии в почвенном растворе катионов натрия органическое вещество почвы обладает повышенной подвижностью и большей доступностью для микроорганизмов (Чижевский, 1932, 1933; Кононова, 1937, 1940, 1963; Александрова, 1949, 1953; Корж, 1966, 1967; Болдырев, 1969 и др.), другими словами, при орошении минерализованными водами почва теряет гумуса больше, чем при'орошении пресными водами. Однако и накопление гумуса в орошаемых почвах при высокой культуре земледелия происходит более интенсивно по сравнению с богарными условиями. Поэтому вопрос о том, какой баланс гумуса сложится в орошаемых почвах, зависит от многих условий. '

' Наши исследования показали, что орошение минерализованными водами темно-каштановых легко- и среднесуглинистых почв, а также солонцов глубоких среднесугл ни истых, способствовало накоплению в метровом слое гумуса, что объясняется высокой культурой земледелия: систематическим внесением в почву в достаточных количествах органических и минеральных удобрении, возделыванием в орошаемых севооборотах бобовых и зернобобовых культур и т. п. Так, например, в совхозе «Городний велетень» за 43 года орошения слабоминералнзоваиными водами содержание гумуса в темно-каштановой среднесугл инистой почве увеличилось на 25,5% по сравнению с неорошаемой почвой и на 20,7,% по сравнению с залежью. В темно-каштановой легкосуглинистой почве содержание гумуса увеличилось за тот же период на 24,6% по сравнению с неорошаемой.' В солонцах имело место не столь значительное увеличение гумуса по сравнению с тем-

ю

но-каштановыми почвами, что объясняется плохими нх «физическими свойствами.

Было установлено, что качественный состав гумуса в исследуемых почвах под влиянием орошения улучшается за счет увеличения более агрономически цепной фракции; гуми-новых кислот. Введение в орошаемые севообороты люцерны способствует еще большему накоплению этой фракции.;

Наши исследования показали, что потеря почвенного гумуса при орошении минерализованными водами ниже определенного предела приводит в конечном итоге к снижению плодородия самих почв. Вот почему на этих землях следует осо* бое внимание уделять гумусовому балансу почвы и стремиться повышать запасы гумуса путем систематического проведения соответствующих агромероприятнй: внесение в почву хи-• мических мелиорантов, посевы многолетних трав и зернобобовых культур,' внесение в достаточных количествах навоза и минеральных удобрений. , .

Изучение гумусового баланса темно-каштановых среднесу-глиннстых почв было проведено нами на примере двух опытных зернокормовых севооборотов (с люцерной и без нее), орошаемых минерализованными водами Ингулецкого канала в опытном хозяйстве УкрНЙИОЗ (Болдырев и. др., 1978). Исследования показали, что за период полной ротации в обоих севооборотах содержание гумуса в пахотном слое почвы возросло в севообороте без люцерны на 18,9%, а с люцерной— на 24,1% по сравнению с исходной, почвой. Гумусовый баланс почвы для обоих севооборотов был составлен, исходя из количества азота, выносимого с урожаем за счет минера« лнзации почвенного гумуса, и количества гумуса, вновь образуемого за счет внесения навоза, а также растительных остатков, с использованием специально установленных коэффициентов гумификации для условии юга. Украины. В обоих севооборотах гумусовый баланс был положительный, что объясняется правильным подбором культур в орошаемых севооборотах и внесением в достаточных количествах органических и минеральных-удобрений, а также высоким уровнем агротехники. Все это вместе взятое обеспечило ежегодное получение в этих севооборотах высоких и стабильных урожаев всех сельскохозяйственных культур даже без проведения в первые годы химической мелиорации орошаемых ночв.

В этой главе на основании экспериментальных данных сделан вывод о том, что по сравнению с пресными поливы минерализованными водами способствуют более интенсивным про-цесам потери почвой гумуса, поэтому создание в орошаемых такими водами почвах юга Украины положительного гумусового баланса, является важным и непременным условием сохранения и повышения их плодородия. В этой же главе вы-

¿казана необходимость ^читывать гумусовый баланс почвы при получении запрограммированных урожаев сельскохозяйственных" культур на землях, орошаемых минерализованными водами с неблагоприятным соотношением в' них одновалентных и двухвалентных катионов.

7. Влияние орошения слабо- и сильномннерализованными-водами на состав поглощенных катионов в почвах.

Трудами многих ученых {Иванова, 1933; Лобанова,'1955; Лнтинов-Каратаев, Кадер, 1959; Буданов, -1965; Можейко, Воротник, 1907; Корж, 1965, 1967; Ковда, 1967; Минашина, 1974, 1978 и др.) было установлено, что при длительном орошении почв минерализованными водами с неблагоприятным соотношением в них катионов натрия, магния н кальция происходит осолон цеван не почвы за счет поглощения ею катионов натрия из оросительной воды. Помимо натрия,"на осолон-цеванне орошаемых почв большое влияние могут оказывать также катионы магния, если они присутствуют в оросительной воде в достаточном количестве. При этом поглощенный магний, так же как и натрий, оказывает неблагоприятное влияние на.физические и водно-физические свойства почвы.-

' В данной главе приведены результаты исследований, которые позволили установить, что в условиях юга Украины интенсивность процессов осолониевання почв при орошении их минерализованными водами зависит; от длительности орошения, химического состава и обшей минерализации оросительной воды, ее щелочности, а также от тина водного режима орошае-иых почв. Показано, что присутствие в оросительной воде катионов магния отрицательно сказывается на физических свойствах почв. Причем свое отрицательное действие на почву катионы магния начинают оказывать тогда, когда соотношение в оросительной воде катионов магния и кальция будет больше единицы. В качестве примера в таблице 1 приведены данные по колхозу «Рассвет» Новотроицкого района Херсонской области, в котором для орошения используются воды артезианских скважин с повышенным содержанием в них натриевых и магниевых солей.

В этом хозяйстве артезианские воды имели следующий химический состав: общее содержание солей 3,03 г/л, =77,8%, Саг+«2,7%, Мд2+ = 19,5% от суммы всех катионов! С1~=65,8% и 5042~= 17,8% от суммы всех анионов, рН = 7,8.

Исследования показали, что поливы сельскохозяйственных культур такой водой без проведения химической мелиорации почв приводят к снижению урожаев на 40—50% из-за процессов осолонцсванил и засоления. Физические и воднб-фнзиче-ские свойства орошаемых почв становятся крайне неблагоприятными. • ■ 12

Таблица! Влияние орошения силыюминерализованпыми водами на свойства темно-каштановых тяжелосуглинистых почв ' (колхоз «Рассвет», стационар I)

Название почвы, и место взятия' почвенных образцов III и, « а. В мг-экв. на 100 г почвы а йЯ о «г а к о * = 2 гт 3! § ^ вЗ в И С »X • ¡1

+ « * "о и . ■ + ■ г. з* ■ ■ г , « £ . &

Тем но-каштановая тяже. 0—20 0.0 18.5 .8,0 27,4 31,7 0.6

лосу глиниста я (неоро. 20—40 0,6 15,3 9,1 25.0 34,8 0,8

шаемый, участок) 40—СО 0,9 10.5 7,9 19,3 33,2 и

Темно-каштаиовая тяже- 0—20 2,2 15.0 9,9 27,1 20.3 2,8

1 досуглшшстая (ороше- 20—40 1.9 14,5 9,5 21,9 25.0' 2.3

ние 5 лет) 40—60 1.9 10,1 7,8 19,8 24.5 ■ 2,8

Тем но-каштановая тяже- 0—20 4,8 8,4 12,7 25.9 16.9 ' -4,0

лосуглинистая (ороше- 20-40 2.9 113 9,9 23,6 22.9 3.4

ние 10 лет) 40—60 2,0 9,9 6.7 18.6 23.4 3,3

В этой главе также показано, что даже слабоминерализо-ваиные воды прн длительном орошении вызывают заметное осолонцеванне почв и ухудшение их физических н водно-физических свойств. На основании применения к процессам осо-лонцевания теории сильных электролитов было показано, что прн орошении минерализованными водами с неблагоприятным соотношением в них одновалентных и двухвалентных катионов влажность в корнеобитаемом слое почвы необходимо поддерживать на протяжении всего вегетационного периода на уровне 75—80% НВ, так как прн повышении концентрации почвенного раствора процессы осолонцевання, проходят более интенсивно.

8. Влияние орошения минерализованными водами . на содержание карбонатов н вод нерастворимых солей .

в почвах

Многочисленными исследованиями (Егоров, 1954; Ковда, Егоров, 1954; Лнтнпов-Каратаев, Филиппова, 1955; Лкнмцев, 1956; Дашевский, 1957; Маландина, 1958;-Бурзи, Красутская, 1964; Мусиенко, 1968; Кроткевич, 1969; Новикова, 1973; Ми-нашнна, 1978 и др.) было установлено, что влияние длительного орошения минерализованными водами на солевой режим почв зависит от многих причин: физико-химических 'свойств почв и почвообразующих пород, гидрогеологомелиоративных условий региона орошения, минерализации и'химического состава оросительных вод, климатических особенностей зоны

орошения, тнпа водного режима, а т'акже от технологии возделывания сельскохозяйственных культур,

В этой главе приведены результаты изучения солевого режима различных типов лоч», орошаемых минерализованными водами на Ингулсцкой оросительной системе, а также в зоне интенсивного нспользочашш артезианских вод. Показано, что в условиях юга Украины длительное орошение даже слабоминералнзованнимп подами приводит к заметному накоплению водорастворимых солей в верхних горизонтах почвенного профиля. Этот процесс становятся более ярко выраженным при увеличении общего содержания солей в оросительной воде и при более длительных периодах орошения.

Большое внимание в данной главе было уделено вопросам миграции карбонатов под влиянием орошения, а также их растворимости в зависимости от химического состава и обшей минерализации почвенного раствора. В частности, на основании теоретических расчетов (Левченко, 1966; Левченко, Мин-кнн, Духннна, 1970; Минкин, 1977) с использованием закона действующих масс н теории сильных электролитов нами был рассчитан баланс карбонатов и орошаемых зернокормових севооборотах. Повышенная растворимость карбонатов в почвенном растворе орошаемых минерализованными водами почв объясняется высоким содержанием СОа в почвенном воздухе этих почв, а также наличием в них легкорастворнмых солей. В свою очередь, высокое содержание СОа в почвенном воздухе орошаемых почи обусловлено их более повышенной биологической активностью по сравнению с богарнымнми условиями. В качестве примера в табл. 2 приведены экспериментальные, данные по растворимости карбоната кальция в темно-каштановых среднесуглннистых почвах опытного хозяйства УкрНИИОЗ в зависимости от содержания С03 в почвенном, воздухе.

Учитывая высокую растворимость . карбоната кальция в почвенном растворе орошаемых почв, рекомендовано в условиях орошения минерализованными водами с повышенным содержанием сульфат-ионов использовать в качестве химического мелиоранта тонкоизмельченный известняк (СаСОа). В работе показано, что в зависимости от конкретных условий эффективность известняка может быть даже выше фосфогнп* са при химической мелиорации ночи с сульфатным н сульфат-но-хлоридным засолением.

Для того, чтобы разработать приемы, направленные на создание в почвах, орошаемых минерализованными водами, наиболее благоприятного водно-солевого режима, нами были подробно изучены все составляющие водно-солевого баланса для конкретных гидрогеологомелиоративных условий - зоны -14 -

Т а б л и ц а 2

Растворимость карбоната кальимя о зависимости от содержания С03 в почвенном воздухе

Содержание СОа в почвенном воздухе Растворимость Са(НСОз)? в неорошаемой (исходной) почве * Растворимость Са(НСОэЬ в орошаемом севообороте с люцерной

объемные проценты парцнональ-ное давление, атм

моль/л г/л . моль/л г/л

0.03 0.30 3.00 10,00 20,00 0,0003 . 0,0030 0,0300 0,1000 0,2000 0,00101 о.оо21а 0,00469 0,00702 0,00834 0,164 0,353 0,760 1,137 1,432 0,03111 0,00240 0,00517 • 0.00774 0,00976 0,180 0-380 ■ 0,838 1.254 1,530

орошения артезианскими водами. За основу расчёта было взято следующее уравнение водного баланса:

Ро+М+К+д=Е+Р, ; - (1)

где Р0 — сумма осадков за вегетационный период, м3/га;

N—оросительная норма за вегетационный период,-м3/га;

К — количество капиллярной влаги, перешедшей в расчетный слой почвы Н из более глубоких слоев, м3/га;

<3 — количество влаги, поступившей в расчетный слой почвы Н из грунтовых вод, м3/га;

Е — суммарное водопотребленне за вегетационный период, м3/га; - ■

Р—влага, инфильтрующаяся из слоя почны Н в более глубокие ее горизонты. '

Примечание, Все остальные элементы водного баланса, ;такие, как величина поверхностного стока, количество влаги, конденсирующейся из пароз воды, величина Сокового оттока Л( притока грунтовых вод'ввиду их незначительности для данной' зоны орошения не учитывались в уравнении (1). Кроме того, содержание влаги в расчетном слое Н в начале и конце вегетационного периода при использовании этого уравнения предполагалось одинаковым..

.. . _

Суммарное водопотребленне Е за вегетационный период вычисляли по уравнению Шарова: . - ■

Е = е21+4-п, . ■ (2)

где — сумма среднесуточных температур за вегетационный период; ■ . • \

. е — коэффициент водопотребления на Iе С, приближенно равен 2 м3; п—число дней вегетационного периода;

■ Содержание влаги В0 в расчетном слое почвы Н в начале ил И: в конце вегетационного периода находили по формуле: ,

= (Л—С), м3/га, (3)

где Н — расчетный слой почвы, м;

\У —объемная масса слоя почвы Н, г/см3; * V — наименьшая влагоемкость расчетного слоя, в. % от массы почвы;

А — количество влаги в слое Н в момент проведения наблюдений, в % от ИВ; С — максимальная молекулярная влагоемкость слоя почвы Н, в % от НВ. Количество капиллярной воды К, перешедшей в расчетный слои почвы Н из более глубоких ее слоев, вычисляли по формуле:

К-Н1^ГУ|(А1-С1), м»/га. (4)

где Н1—• слой почвы, из которого капиллярная влага переходит в расчетный слои Н, м; — объемная масса слоя почвы Ни г/см3; VI —наименьшая влагоемкость слоя Н|, в % от массы почвы;

А1 — количество влаги в с.1ое Н1 в начале вегетационного

периода, в % от НВ; • С)'—максимальная молекулярная влагоемкость слоя почвы Н1( в.% от НВ. Количество влаги, усвоенной из грунтовой воды вычисляли по следующему уравнению:

д.И1У|1 'О'-^-И.ЛУ.-У,.(л.-сл.м1( м3/га> (5)

где Ъ—содержание солен в расчетном слое почвы Н в конце вегетационного периода, в % от массы почвы; у —содержание солей в слое почвы в начале вегетационного периода, в % от массы почвы; N—оросительная норма, м3/га; Э —минерализация оросительной воды, г/л; М| — минерализация почвенного раствора в слое почвы Нь г/л;

X — минерализация грунтовых вод, г/л. Мннерализацю почвенного раствора в конце вегетационного периода в расчетном слое почвы Н вычисляли по формуле:

где: В — количество влаги, содержащейся в расчетном слое почвы Н в конце вегетационного периода, в % от НВ.

Пользуясь вишепрнвсденпммп уравнениями, нами был изучен водно-солевой баланс на стационарных площадках, заложенных на участках с различными гндрогеологомелнора-тивными условиями. На основании этих исследований был установлен-расход грунтовых вод в суммарном водопотреб-лении под каждой культурой орошаемого севооборота в зависимости от.глубины их залегания. Зная эти величины, можно прогнозировать процессы вторичного засоления почв, не проводя определения содержания солей и водно-физических свойств почв в конце вегетационного периода. При этих расчетах используют данные ближайшей метеостанции по осадкам, и среднесуточным температурам за многолетний период.

Таким образом, располагая данными по физико- химическим и водно-физическим свойствам орошаемых почв, по величине минерализации грунтовых и оросительных вод, а также по количеству выпадающих за вегетационный период осадков, можно составить полный водно-солевой баланс орошаемого участка и научно обосновать такой режим орошения, при котором минерализация почвенного раствора на протяжении всего вегетационного периода будет ниже порога токсичности для сельскохозяйственных культур, принятого равным 10—12 г/л (Ковда, 1960; Минашнна, 1978), Такие расчеты были нами проведены для различных оросительных участков. Было показано, что применяемые в настоящее время в ряде хозяйств поливные нормы порядка 3000 м3/га являются явно недостаточными, чтобы предотвратить процессы засоления верхних слоев почвенного профиля.

В этой же главе показано, что возделывание люцерны в орошаемых севооборотах способствует меньшему накоплению солей в корнеобитаемом слое почвы,

9. Изменение минералогического состава илистых фракций почв при орошении

В этой: главе приведены результаты изучения минералогического состава высокоднсперсной части исследуемых почв и его изменение под влиянием длительного орошения минерализованными водами комплексом методов — химического, рентгенографического, дериватографического и ннфракрасноспек-трофотометрнческого анализов. Исследования показали, что преобладающими минералами в илистых фракциях 'изучаемых почв являются гидрослюды типа иллита. Широко представлены в илистых фракциях смошаннослойные минералы с упорядоченной и неупорядоченной структурой. Отмечено, что в нижних горизонтах в илистых фракциях данных почв содержится довольно большое количество минералов группы монтмориллонита,: в верхних же горизонтах почвенного профиля 2 17

о

1

а

I 1

I

о

5

а сэ

1 соеоня я еияьна9

<-" 1 ""т"" IV

<а «1 I Ж

» 5- I. ?? У/, V ч —

— — У*"2 — -3 \ 21 •

щ Л . не пригодные

¡1-1 К III-3 \ длр орошения

70 ^Ушбно т - \

— — I-г ч ч^лригодныа\£ \

«X о Ч; в 5 § ч с> I дне орошений

V Ограниченно Ш-4

§ \ 1.-3 | т-*

\ пригодные для орошения

И "ч си — — 1-4

— —

г-* 1-2 Х-з 1-$

*ч> Ьпознв пригодные дая орошены»

-

, я ю га ¿а , *» . м . *о , г С<,-нча катион^ о мг-зхЬ на 1шмр 5я 0 . . *0

* 2 1 3 4

Р>КШй малая | еоеаняя сильная

' Опасность .засоления поябы

Рис. 1. Классификация минерализованных вод по опасности осо.юнцсвання н засоления иоюк

-этих минералов содержится очень мало. Из числа.сопутствующих минералов в исследуемых почвах были обнаружены: высокодисперсный кварц, каолинит, хлориты, а также минералы полуторных окислов. Отмечено, что содержание кварца с глубиной уменьшается, а каолинита — увеличивается.

Исследования показали, что под влиянием длительного' орошения происходит перераспределение высокоднсперсных минералов по почвенному профилю, а также увеличение степени их дисперсности и гидрофильпостн, что, в свою очередь, оказывает неблагоприятное влияние на физические и водно-физические свойства почв.

Часть третья

МЕРОПРИЯТИЯ ПО СОХРАНЕНИЮ И ПОВЫШЕНИЮ ПЛОДОРОДИЯ ПОЧВ, ОРОШАЕМЫХ МИНЕРАЛИЗОВАННЫМИ ВОДАМИ .

В УСЛОВИЯХ ЮГА УССР

.10. Классификация и ирригационная оценка оросительных вод

Предложенная в настоящей работе классификация минерализованных вод по степени пригодности их для орошения основана не только на собственных экспериментальных данных автора, но и на обобщении отечественных и зарубежных литературных данных. На рис. 1 приведена классификация минерализованных вод по опасности осолонцевання и засоления почвы.

Как видно из этого рисунка, все воды по опасности осолонцевання почвы подразделяются на четыре класса (римские цифры) и на четыре класса — по опасности засоления почвы (арабские цифры). Каждый из четырех классов по опасности осолонцевання почвы, в спою очередь, подразделяется еще на четыре класса по опасности засоления почвы.

Помимо подробной характеристики каждого из классов, п этой главе приведены Также н другие критерии оценки качества оросительных вод, такие, как щелочность, рН, температура, содержание питательных и вредных элементов, а также оговорены условия применения минерализованных вод на карбонатных, гипсовых и песчаных почвах, которые легли в основу проекта ГОСТа «Охрана природы. Гидросфера. Общие требования к качеству воды для орошения». Здесь же даны методы расчета доз гипса и других химических мелиорантов по химическому составу оросительных вод в виде специальных формул н номограмм, а также показана возможность записи степени пригодности минерализованных вод для орошения в виде кратких классификационных формул.

м о

" ■ . . - ' Таблица 3

Экономическая эффективность гипсования и известкования черноземов южных и лугоао-черноземных почв, орошаемик минерализованными (1,5 г/л) водами (среднее за 3 гола) (Опытное хозяйство УкрШШОЗ «Копани»)'1

Культура

Название мел пора пта

Й " к .

Л

Я о 2

£ £2*

я ¡в а >» ькче.

Й.

Г)

я я <о л К> ¥

§■11

л

Ь я о м ""

£ л

= 45

о = о о

н о. о, >,

О с ¡1С,

Я . О О н

я к ^^

О.О.. „нов; «ю о 3 О ЛЧЯ

'ж а

ач 68 Е

■ ч «о. _ га >> *= а .а. з ао ^

К

Чернозем южный тяжел осу г л инистый

Озимая пшеница гипс 2,0 15,33 - ' 48,4 4,1 31,15 8,80 24.33 6,83 ' , 0,28

Озимая пшеница известь 3,0 17,80 48,2 3,9 • 29-64 8,80 26,60 3,01 ' 9,11

Люцерна на семена ■ гипс 2,0 15,52 ' 2,76 0,43 252,00 6,20 21,79 23051 10-61

Пюцерна на семена известь 3,0 17,80 ■ 2,82 9,48 288,00 6,26 21,06 26354 ■ 10,97

Лугово-черпоземная тяжелосуглинистая

Озимая пшеница гипс 2.0 15,53 41,5 5.2 39,52 7,70 22,53 ■ 16,29

Озимая пшеница известь 2,5 15,83 44,7 8,4 63.84 7,80 23.63 44,41

Костер безостый на гипс 2.9 15,53 4,38 . 0,70 126,00 • 7,00 22,53 103,47

. семена

Костер безост и й , известь 2,5 15,83 4,51 0,83 149,40 7,00 22,83 . 127,57

Н; Мероприятия по борьбе с осолонЦевапием почв при поливе их водами с повышенной минерализацией

В этой главе приведены результаты изучения эффективности гипсования и известкования почв в борьбе'с осолоицева-нием и засолением их при поливе минерализованными водами Ингулецкого канала и при орошении артезианскими волами с неблагоприятным соотношением в ннх одновалентных и двухвалентных катионов. В качестве примера в табл. 3 приведены результаты гипсования почв при минерализации оросительной воды 1,5 ул. На основании обширных опытных данных сделай вывод о том, что при поливе сельскохозяйственных культур водами с повышенным содержанием солей и неблагоприятным соотношением в них одновалентных и двухвалентных катионов периодическое внесение в почну в необходимых дозах гипса, известняка, а также навоза является экономически выгодным приемом в борьбе за сохранение и повышение плодородия орошаемых земель.

В этой же главе приведены результаты внедрения в производство разработанных рекомендации по химической мелиорации почв, орошаемых минерализованными водами в условиях юга Украины. Было показано, что только по Херсонской области за период с 1974 но 1978'г. за счет этих мероприятии хозяйствами был получен чистый доход в размере 4383» 7 тыс. рублей, т. е. в среднем 876,7 тыс. рублей в год.

Здесь же приведены результаты многолетних опытов по использованию отходов местной промышленности в качестве-химических мелиорантов: фосфогипса, серной кислоты и железного купороса Крымского завода двуокиси титана (г. Армянск). Было установлено, что по своей эффективности привозной из г. Сумы фосфогипс практически ничем не отличается от Крымского, который пока ежегодно сбрасывается в отгороженный участок Сиваша в количестве около 500 тыс. тонн. Требуется только организовать сушку этого фосфогипса на месте и решить вопрос о его доставке потребителю по железной дороге.

Весьма дешевым и перспективным химическим мелиорантом для борьбы с осолоицеваннем почв является железный купорос, особенно иа щелочных и подовых карбонатных почвах, осваиваемых иод культуру риса. Исследования, проведенные на подовой рисовой, системе «Гараджа» в совхозе «Жовтневнй» Каланчакского района Херсонской области в 197-1—1979 гг., показали, что урожай риса в среднем за пять лет на контроле составил 27,2 ц/га, при внесении в почву фосфогипса 10 т/га—30,3 и/га, а при внесении же эквивалентного количества железного купороса урожай риса был равен 40,6 ц/га. На варианте с внесением о-почву эквивалентного

количества серной- кислоты урожай! риса в;среднем за. пять лет составил 36,6 ц/га,/ ^ ... ,

Полевые и производственные испытания, проведенные в восьми хозяйствах Херсонской области: на обшей плошади 554 га, показали, что внесение железного купороса-на орошаемых землях,- подвергшихся осолонцеванию,.увеличило урожайность сельскохозяйственных культур: озимой пшеницы—. на 8—12%, кукурузы на силос—на 7—19%, кормовой свеклы—на 10т-]5%, риса— на 40—60%.

.12. Расчет доз химических мелиорантов для сохранения »повышения плодородия почв,, орошаемых артезианскими минерализованными водами

В этой главе приведены результаты химического анализа всех артезианских скважин, используемых для орошения в ."■ ' Таблица 4

' Распределение вод артезианских скважин по. опасности осолонцевання

н засоления почо

Классы по опасности' засоления почвы■■: Количество скважин (в %) от общего их числа; по опасности осолонцевання н засоления почвы

клзссы по опасности осолонцевання-почвы

I И III IV

Ивановский район;

1

2 3 Л

Итого:

1

2

3

4

Итого;

2 34

Итого;

нет »ст нет нет

нет 17,5 78,5 4.0

100,0

Новотроиикий район

нет 19,4 13,9 нет-'

33,3

нет .

12,2 47,2 нет

. 59,4.

ГеническиЛ'раЛои

5.6 6.5 0,5.

нет; *

12,6

нет

23,618,6 1,5-

• 43,7

нет нет нет

нет

нет 7.3 нет

7,3

6,5' 32,6 3.5

42,6

нет.

1,1 1.1

хозяйствах Генического, Новотроникого и Ивановского районов Херсонской области. Всего было проанализировано 530 скважин, которыми орошалось около 40 тыс. га, в том числе в Геннческом районе было проанализировано 197 скважин, п Новогроицком районе — 229 скважин и в Ивановском районе— 101 скважины, В табл. -1 приведены статистические данные по оценке ирригационных качеств воды всех артезианских скважин в этих районах согласно предложенной классификации.

Весьма характерным признаком артезианских вод всех трех районов является то, что в подавляющем большинстве случаев катионы магния преобладают над катионами кальция, что, как известно, усугубляет неблагоприятное воздействие этих вод на свойства почвы. На основании полученных результатов были рассчитаны дозы гипса и других мелиорантов для каждого поля, орошаемого артезианской водой, а также определена общая потребность в химических мелиорантах для каждого хозяйства и района. Все эти материалы легли в основу составленных методических рекомендаций, которые впоследствии были переданы в хозяйства и районные управления сельского хозяйства для практического использования.

13. Разработка способа и устройства для внесения химических мелиорантов с поливной водой

В настоящей главе приведены результаты, касающиеся вопроса, разработки способа и устройства для внесения химических мелиорантор, прежде всего гипса, в виде раствора или тонкой суспензии с поливной водой. В качестве примера в таб-

Таблица 5

Влияние гипсованпя минерализованной оросительной воды на степень осолоицевания темно-каштановой среднесугл инистой почвы

Содержание солей пороен тел ШОЙ воде » X . >v ffl =<= Б S n о 5-5 г- f. к i- а Я « +

Тип воды г; "Г? Г* "SS rt ti Я = ~ м Ш M О О « а ij ш X О о, 2 ° £ ££3 г « ° ¡5 Си о ЬЙ S £' egBi Sias о ü ь я Ы ¡3 а к

Исходная вода ........ 1,50 25,0 70,0 нет 12,0

Гипсованная вода № 1 .... 2,09 31,9 55,0 0,59 7,4

Гипсованная вода .V» 2 .... . 2.93 40,5 42,0 1.43 3,0

лице прнпеденьг данные по влиянию длительного орошения гипсованной-водой на степень осолонцевания почв И п гул едкого орошаемого массива. _ '' ' V- ' .

Как видпм^гнпсованная.оросительная вода резко снижает интенсивность.процесса осолонцевания почвы. - .

Наши исследования показали,.что внесение 1, тонны растворенного в'воде гипса-по своей эффективности эквивалентно примерно 3 тоннам,-внесенным в почву обычным способом. Для того, чтобы механизировать н автоматизировать процесс внесения химических мелиорантов'и-минеральных ударений с поливной водой, нами была разработана, изготовлена и внедрена в производство специальная гндроцйклонная установка-дозатор ГУД-3/250—30 «Пеннчанка». На рис. 2 приведена принципиальная схема технологии внесения химических мелиорантов и минеральных удобрений с поливной водой.

Весь процесс сводится к тому,что гндроцйклонная установка-дозатор с помощью насоса забирает из оросителя часть воды, вносит в нее в необходимой дозе химический мелиорант в виде тонкой (не'оседающей в движущейся воде) суспензии и вновь возвращает ее-в тот. же ороситель.' Механические примеси периодически удаляются из сетчатого отстойника. Если отрегулировать норму, например, гнпса ниже предела его растворимости, т. е. менее 2 г/л, то весь гипс будет поступать к дождевальной установке в виде раствора.

Аналогичным образом вносятся в; ороентельную воду и минеральные удобрения. При этом гндроцйклонная установка-дозатор выполняет функции гидроподкормшнка.

Помимо химических мелиорантов и минеральных удобрений, с помощью данной установки можно вносить в воду в качестве азотной подкормкн аммиачную воду, которая в настоящее время широко используется в хозяйствах юга Украины в качестве азотного,удобрения. Опыт показывает, что потери азота при внесении аммиачной воды в почву.по обычной технологии составляют примерно 70%. При внесении ее с эквивалентным количеством серной кислоты в ороентельную воду потери:азота при дождевашш снижаются до 20%. Это объясни етсятем,' что при взаимодействии аммиачной воды и серкой кислоты образуется сульфат аммония согласно уравнению:

' 2ЫН40Н+Н250<=(1\,П4)£504+2Н20. . '

В наших опытах.для получения пз аммиачной'воды сульфата аммония использовался железный купорос, который является отходом'заводовлакокрасочпой промышленности к-который содержит достаточно для нейтрализации аммиачной воды серной кислоты. В частности, при растворении в воде

Схема гидроустанобки MтшоратиЬною улучшения оросительной боды

\лммтнля~тГ1

wlJmmmwèbm

1-ÔyxW dssâmûfia с кешбЬйнтом, ¿-ое-________________________________tytuocSxi ttfaíu wate. optnmàji- сшсител»; 4 - насос, типа K¡ 5~ naâùa 6 «sw. í тел;s- ¿uSpoMíSamopj' га$ор снявши неморзьта-,*-¿идро-îf цишн;9-ьхоёной oQj!t/¡jfox¡fú-CJti6jfQá ttùmpyÔoKiU-jimofsâ' ^ потру Set; ñ • еетчатвй emcmcùttux-, {Уемко&хь} ()• uio&v&vatà бжпт; ü- peiyjtipaiio. подам Sodx-js-pszympxxa safbpa rœ

железного купороса: происходит.рекация гидролиза по уравнению: ;

• Ре504+2Н20=Ре{0Н)а+Н2504. "

Таким' образом, суммарное уравнение нейтрализации аммиачной воды с помощьто-железного купороса будет иметь вид:

Ре504+2МН40Н= (НН4)=504+Ре(0Н)2.

Исследования показали, что наиболее удобно вносить аммиачную воду из закрытой емкости, которая монтируется около гндроциклониой установки-дозатора. Как видно из рис. -2, аммиачная вода из емкости 13 через игольчатый кран 14, снабженный шкалой, всасывается гндроэлеватором 6 и вместе с раствором железного купороса через входной патрубок 9 поступаете гидроциклон 8, где, собственно, и протекает реакция нейтрализации. В-ороситель к дождевальному агрегату поступает сульфат аммония и аморфный в виде мелких хлопьев гидроксид железа, не оседающий: в движущемся потоке воды. Кроме того, помимо сульфата аммония, в оросительную воду вносятся ноны двухвалентного железа, способные связывать, растворенный в воде: многих скважин токсичный для сельскохозяйственных' культур сероводород в виде труднорастворимого сульфида железа:

Реа*+Н25=2Н++Ре5. - *

Серийный образец гндроциклониой установки-дозатора ГУД-3/250—30 «Геничанка»: успешно прошел- . государственные испытания в 1979 г. на Южно-Украннской млшншюиспы-тательной станции (г. Херсон) и рекомендован к выпуску большой опытной партии Партизанским ремзаводом (г. Гени-ческ). ' ' (

В этой же главе приведены: данные; по экономической эффективности.внесения химических.мелиорантов с поливной водой с помощью указанных гдироцнклонных установок-дозаторов. Показано, что при таком способе затраты на внесение химических мелиорантов снижаются на 40—50%, а дозы гипса могут быть уменьшены в 2,5—3 раза по сравнению с обычным гипсованием почв. Урожайность сельскохозяйственных культур при поливе их мелиоративно улучшенной водой повышается на 30—40% и более.

~ ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Орошение минерализованными водамн оказывает суше, ственное влияние на: направленность почвообразовательных процессов в почвах, поэтому при решении задачи' научного 26:

обоснования н широкого внедрения орошения минерализованными водами необходимо строго учитывать почвенные, гнд-рогеологомелноративные и климатические особенности дан-нон зоны, а.также особенности возделывания сельскохозяйственных культур, нормы к сроки полива, количественное содержание и качественный состав растворенных в оросительной воде химических соединений, агротехнику и многие другие обстоятельства, связанные с биологическими особенностями почвы и растений.

2. Изучение химического состава минерализованных вод, используемых для орошения в условиях юга Украины, показало; что все они имеют слабощелочную реакцию и содержат в себе.от 0,5 до 5,0 г/л легкорастворимых солей. Впервые обращено внимание на то, что артезианские воды, используемые для орошения, помимо катионов натрия, содержат в своем составе избыточное по сравнению с кальцием количество катионов магния, что заметно снижает ирригационные качества этих вод.

3. Длительное орошение минерализованными водами оказывает двоякое действие: с одной стороны, оно улучшает водный и питательный режим почв, повышает их биологическую активность, с другой — отрицательно сказывается на физических, водно-физнческих и химических свойствах орошаемых почв под влиянием процессов осолонцевання. Кроме того, в длительно орошаемых почвах наблюдается перераспределение высокодисперсных минералов по почвенному профилю, а также увеличение их степени дисперсности и гидрофильное™, что, в слою очередь, неблагоприятно отражается на их физических и водно-физических свойствах.

4. Установлено, что ухудшение физических и водно-физических свойств почв, длительно орошаемых минерализованными водами, связано в первую очередь с повышенными потерями гумииовых соединений почвы за счет пептнзации их солями натрия и магния, содержащимися в оросительной воде, с последующим вымыванием их в более глубокие горизонты.

5. Предложено оценивать плодородие почв юга Украины, орошаемых минерализованными водами, методом гумусового баланса, который позволяет в производственных условиях намечать конкретные мероприятия, направленные на повышение в этих почвах содержания гумуса путем своевременного внесения в необходимых количествах органических удобрений, а также путем насыщения орошаемых севооборотов бобовыми и зернобобовыми культурами.

6. Обосновано и высказано положение о том, что при орошении минерализованными водами почв все мероприятия по их мелиоративному улучшению должны обязательно прово-

диться на фоне положительного гумусового баланса ,почвы, так как потерн гумуса ниже определенного предела приводят к ухудшению физических и водно-физических свойств почвы и снижению ее плодородия.

7. Предложенные более совершенные методы расчета водно-солевого баланса почв, орошаемых минерализованными водами в конкретных почвенно-климатических и гндрогеоло-гомелноратнвных условиях, позволяют прогнозировать процессы засоления этих почв и корректировать оросительные нормы, поддерживая минерализацию почвенного раствора в течение всего вегетационного, периода в заданных пределах.

8. Разработаны классификация и новый метод оценки ирригационных качеств минерализованных вод, применяемых для орошения, по опасности осолонцевания и засоления почв за счет катионов натрия и магния, содержащихся в этих водах. Даны методы расчета доз химических мелиорантов в виде формул и номограмм, необходимых для улучшения качества оросительной воды. Обоснована и высказана принципиальная необходимость мелиорировать оросительную воду, а - пв почву.

9. На базе предложенной классификации в процессе работы была проведена оценка ирригационных качеств воды из "530 артезианских скважин в хозяйствах Генического, Новотроицкого и Ивановского районов Херсонской области, используемых для орошения; и.рассчитаны дозы гипса и других мелиорантов для каждого поля указанных хозяйств. Полученные материалы легли в основу изданных рекомендаций по эффективному использованию земель, орошаемых минерализованными водами.

10. Разработанная классификация минерализованных вод по опасности осолонцевания и засоления орошаемых почв и другие показатели их качества, а также предложенные методы расчета необходимых доз химических мелиорантов, были положены в основу представленного к утверждению в Госстандарт СССР проекта ГОСТа «Охрана природы. Гидросфера. Общие требования к качеству воды для орошения», который впервые разработан в нашей стране.

Н. Предложены для внедрения в производство разработанные экспресс-методы контроля за мелиоративным состоянием земель, орошаемых минерализованными водами, которые могут быть использованы в условиях производственных лабораторий для.целей своевременного установления и проведения необходимых мероприятий, направленных на сохранение и повышение плодородия этих земель.

12. Теоретически обосновано и доказано, что гипсование и известкование почв, орошаемых минерализованными водами, является высокоэффективным приемом, направленным на

сохранение и повышение плодородия их. Установлено, что при содержании в оросительной воде и почвенном растворе повышенного по сравнению с остальными анионами количества сульфат-ионов карбонат кальция по эффективности превышает гипс.

13. Разработаны технология и гндроииклониые установки-дозаторы для автоматического внесения в необходимых дозах химических мелиорантов и минеральных удобрений с поливными минерализованными водами в производственных условиях, которые в настоящее время выпускаются Партизанским ремзаводом (г. Геннческ) по разработанной нами техдокументации. Серийный образец гидроциклонной установкн-дозато-ра ГУД-3/250—30 «Геничанка» в 1979 г. успешно прошел государственные испытания на Южно-Украинской 'машиноиспытательной станции.

14. Доказано, что внесение гипса и других мелиорантов с помощью гидроциклонных установок-дозаторов с поливной водой является высокоэффективным приемом повышения плодородия орошаемых почв, который по сравнению с обычным способом позволяет: а) отказаться от наземной техники его внесения, б) уменьшить дозы гипса в 2,5—3 раза, в) снизить на 40—50% затраты на проведение химической мелиорации, г) предупредить процессы осолонцевания почв и снижение почвенного плодородия.

15. С помощью гидроциклонной установки-дозатора можно с поливной водой вносить в необходимых дозах минеральные удобрения, а также аммиачную воду совместно с железным купоросом или серной кислотой в нужную для растений фазу развития. При этом эффективность азота аммиачной воды значительно повышается за счет снижения его потерь примерно в два раза.

ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ

1. Рекомендовано для темно-каштановых, каштановых остаточно солонцеватых почв и солонцов юга Украины использовать для орошения воды с общей минерализацией солей до 50 мг-экв/д. Для почв черноземного типа, обладающих хорошей структурой и высокой водопроницаемостью, при условии залегания грунтовых вод ниже критического уровня, рекомендовано применять для орошения воды с содержанием солей до 85 м г-эк в/л.

2. В условиях юга Украины на землях, орошаемых минерализованными водами, рекомендовано широко использовать в качестве химических мелиорантов отходы местной промышленности; фосфогипса, железного купороса, а также тонконз-мельченного известняка.

Ю

3. Химические мелиоранты и минеральные удобрения для подкормки сельскохозяйственных культур целесообразно вно-. сить в необходимых дозах с поливной водой при проведении обычных вегетационных поливов, используя для этой цели. гндроциклониые установки-дозаторы типа «Гсннчапка», выпускаемые серийно Партизанским ремзаводом (г. Генпчсск).

■ 4. Рекомендовано, использовать в качестве подкормки азотом аммиачную поду, внося ее совместно с железным купоросом с помощью гидроциклонной устаиовки-дозатора в оросительную воду в таких соотношениях, чтобы рН.мелнорирован-ной воды был-.вгзадаииых пределах и чтобы за один полив вносилась рекомендуемая доза азота.

5. В целях борьбы.с интенсивными потерями. гумуса на землях, орошаемых минерализованными водами, предложено на основании расчета гумусового баланса почвы вносить в нее органические удобрения (навоз) в необходимых дозах (от •10'до 100 т/га) однн-два раза за ротацию севооборота, возделывать люцерну. (2—3 года), практиковать посевы- пожнивных и поукосних зернобобовых культур.

6. В тех случаях, когда хозяйство не имеет возможности вносить химические мелиоранты с поливной водой, периодическое гипсование почв следует проводить обычным способом, внося необходимую дозу гипса осенью по поверхности хорошо разделанной зяби с последующим боронованием. При. этом гипс и навоз следует вносить в почву-раздельно: ,в первый год гипс, во второй — навоз под зябленую вспашку.

7. В целях снижения интенсивности процессов осолонцева-ння почв и ухудшения их физических и водно-физических свойств на землях, орошаемых минерализованными водами, необходимо строгое: соблюдение принятого на основании расчетов водно-солевого баланса почвы режима орошения. В течение всего вегетационного периода влажность в корнсобн-таемом слое почвы следует поддерживать не ниже 75—80% НВ, для чего нужно организовать постоянный: * контроль за влажностью почвы и.соблюдением установленных сроков полива сельскохозяйственных культур.

8. В тех случаях, когда по гидрогеологомелноратнвным условиям (тяжелый механический состав, близкое залегание грунтовых вод, дренажный модуль менее 0,5 л/сек с 1 га) промывной или-периодически промывной тип орошения невозможен,, на землях, орошаемых минерализованными водами, необходимо строить инженерный дренаж и уже на его фоне осуществлять намеченный режим орошения., ■ ,

При использовании для - орошения минерализованных вод с неблагоприятным соотношением в них одновалентных и двухвалентных катионов необходимо организовать систематический контроль за мелиоративным' состоянием орошаемых

ЗеМе^ь, Используя для этой целя рекомендуемые экспресс-мё-тоды и возложив его на районные управления эксплуатации оросительных систем и зональные агрохимлаборатории.

10. Категорически запрещается использовать для целей орошения водоисточники, вода которых по тем или иным причинам не может быть улучшена путем гипсования и разбавления се более пресными водами^ как это требуется согласно проекту ГОСТа на воду для орошения. Использовать для орошения минерализованные воды допускается в том случае, если: оно обеспечивается полным комплексом мероприятий, направленных на сохранение н повышение плодородия орошаемых почв.

Основные положения диссертации опубликованы в 47 работах, из которых можно указать следующие:

Определение поглощенного натрия в почвах с понощыо натр и И-стеклянного электрода. Почвоведение, 1962, № 1, с, 114—121 (в соавторстве).

Коэффициенты экстннкшш и спектрофотометрнческое определение гу-мнновых соединений почвы. Доклады ТСХА, [963, вып. £9, с. 241—249. (в соавторстве).

Гумнновые соединен ия почвы и их оп ре деление. Известия ТСХЛ, 1G64, вып. 2, с. 224—23G (в соавторстве).

Применение метода инфракрасной спектроскопии в сочетании с другими физико-химическими методзми к минералогическому анализу глин и ' почв. Минералогический сборник Львовского гос. ун-та, 19С6, вып. 1, с. 94—101.

Рисовым полям—высокое плодородие. Изд-во «Крым», Симферополь, 1959, с. 20S.

Рекомендации по повышению плодородия солонцов н солончаков Украины. К.* изд-во «Колос», 1974, с. 2), (в соавторстве).

Рекомендации по использованию минерализованных вод для орошения сельскохозяйственных куттьтур н мелиорации солонцовых почв в условиях Херсонской области. Херсон, 1974, с. 12 (в соавторстве).

Вычисление'коэффициентов экстинкцни для определения качественного н количественного состава гумнновых кислот в почвах орошаемых севооборотов. Вестник сельскохозяйственной науки, 1975,0« 6, с, 84—88 (на укр. яз., в соавторстве).

Влияние длительного орошения на динамику микробиологических процессов в солонцах. Сб. «Совершенствование приемов и методов мелиорации солонцовых почв», М., 1976, с. 65—68. (в соавторстве).

Инфракрасные спектры минералов. М,, изд-во «Недра». 1976, с, 198.

Классификация минерализованных вод по степени пригодности их для орошення. Сб. «Орошаемые почвы и методы их изучения», Ташкент, 1976, с. 63—56.

Влияние подвижных форм железа и марганца а условиях пода «Приволье» на урожай риса. Бюллетень Почвенного ин-та им, В. В, Докучаева, вып. 13, М.. 1976, с. 12—18 (в соавторстве).

Способ определения влажности почпы и устройство для его осуществления. Авторское свидетельство „\"? 518727, 1977 (в соавторстве).

Изменение физических свойств темно-каштановых почв юга Украины под влиянием орошения. Почвоведение, 1977, >А 12, с. 141—149 (в соавторстве);

Экспресс-метод определения воднопептнзируемого ила. Новости агрохимической службы, 1977, .Vi 18, с. 36—38 (в соавюрстве).

баланс гумуса в тем но-каштан о вон орошаемой почве. Почвоведение, 1078, -N"s 1. с. t>7—С5 (в соавторстве).

Графический способ оценки качества-минерализованных вод, используемых для орошения сельскохозяйственных культур. Вестник сельскохозяйственной науки, 1978, .Ni 4, с. 67—71 (на укр. яз., в соавторстве).

Экономическая эффективность химической мелиорации почв, орошаемых минерализованными водами. Сб. «Орошаемое земледелие», 1978, Nî ¿3, с. 85—83, (на укр. яз., в соавторстве).

Влияние длительного орошения на содержание органического вещества темно-каштановых почв и его групповой состав. Тезисы доклада в кн. «Поч вен но-мелиоративные проблемы и пути повышения плодородия орошаемых почв юга УССР», М„ 1978, с. 14—16 (в соавторстве).

Влияние орошения минерализованными водами па плодородие темно-каштановых почв. Гидротехника и мелиорация, 1979, № 5, с. 73—76 (в соавторстве). .

Методические рекомендации по внесению химических мелиорантов ' и минеральных удобрений с поливной водой с помошью специальных гидроустановок-дозаторов в-хозяйствах Генического, Новотроицкого и Ивановского районов Херсонской области на-землях, орошаемых минерализованными водами. Херсон, 1979, с. 48 (в соавторстве).

Влияние длительного орошения на минералогический состав илистых фракций теми о-каш та новых почв юга Украины. Сб. «Орошаемое земледелие», № 25, 1980, с. G6—74 (в соавторстве),

■ Использование фосфогипса для химической мелиорации почв в Крыму. «Почвоведение», № 4, 1980, с. 147—152 (в соавторстве).

Внесение химических мелиорантов и минеральных удобрений при поливах минерализованными водами в условиях юга Украины. «Доклады ТСХА», вып. 258, 1980, с. 86—91 (в соавторстве).

Заказ 1861.

Тираж 120

Объем 2.п. л.

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