Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Влияние орошения на физическое состояние каштановых и черноземных почв Алтайского края

ВАК РФ 06.01.03, Агропочвоведение и агрофизика

Автореферат диссертации по теме "Влияние орошения на физическое состояние каштановых и черноземных почв Алтайского края"

Па правах рукописи

КУДРЯВЦЕВ Андрей Ериолаезич

ВЛИЯНИЕ ОРО0ЕНИЯ НА ФИЗИЧЕСКОЕ СОСТОЯНИЕ КАВШОВШС И ЧЕРЙОЗЕШШХ ПОЧЗ АЛТАЙСКОГО КРАЯ

Специальность - 05.01.03. - агропочвовецение и агрофизика)

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных .наук

Барнацл - 1995

Работа выполнена на кафедре почвоведения и агрохимии Алтайского государственного аграрного университета .

Научные руководители: Заслуиенный деятель науки РФ.

доктор сельскохозяйственных наук, профессор Л.И. Бурлакова доктор биолог!ческих наук, доцент Я.И. Татаринцев

Официальные оппоненты: доктор биологических наук,

профессор С.В. Иакарычев > кандидат биологических наук, стара научный сотрудник В.Е. Суховеркова

Ведущее учре&дение: Институт водных и экологических прибл СО РАН

Защита состоится "29" ииня 1995 г. в "10" час на заседании диссертационного совета К—120.01.01. но заците диссертаций на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук при Алтайской государственном аграрном университете

Адрес: 655093. г.Барнаул, нр-т. Красноармейский. 98 С диссертацией моано ознакомиться в библиотеке агроуниверситета

Автореферат разослан "____" мая 1995 г.

9ченый секретарь диссертационного

сивета, доктор биологических наук В.д. Расс

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Климатическая неустойчивость и недостаточная обеспеченность сельскохозяйственных культур, в частности кормовых и овощных, атмосферными осадками привели к развитию локального орошения на каштановых и черноземных почвах Алтайского . края. В настоящее время под орошение отведено более 170 тысяч гектаров пахотных земель. Как показывает опыт, урожайность кормовых культур после 10-15 лет орошения снижается, а в некоторых случаях орошаемые участки приходится выводить из землепользования, вследствие резкого снижения плодородия орошаемых почз. Тому пример первая очередь Алейской оросительной системы, 80% площади которой выведено из землепользования. Причины снижения плодородия орошаемых почв общеизвестны - это засоление, осодонцевание, подщелачивание, подтопление и заболачивание СВ.А.Ковда, Б.Г.Розанов, В.В.Егоров и др.).

В имеющихся работах (П.С.Панин, Е.В.Стругалева, К.Я.Феско, Л.П.Козленеева, Л. М. Бурлакова с соавторами, ¡D.H.Акуленко и др.), посвященных изучению, проблемы орошения степных почв (черноземов и каштановых) Западной Сибири, в основном приведены материалы по изменению химических и физико-химических свойств, Однако имеется очень'мало работ (С.В.Макарычев, И.В.Иваничклн, JI.M. Тздаринцев), освещающих характер и.особенности изменения физических- свойств, хотя именно от них во многом зависит плодородие орошаемых почв. В связи с этим изучение влияния орошения водами различного качества на физическое состояние черноземов и каштановых почв и прогнозирование последствий орошения в своеобразных условиях Алтайского края являются актуальными.

Цель и задачи исследования. Целью исследований было изучение влияния орошения на физические свойства каштановых почв сухой степи и черноземов выщелоченных колочной степи Алтайского края и разработка рекомендаций по сохранению их опг.-уального физического состояния. Для достижения поставленной u-vm решались следующие задачи:

1. Изучить факторы структурообразования, структурное состояние и их изменение под влиянием орошения.

2. Выявить особенности физического состояния каштановых почв и черноземов в зависимости от продолжительности орошения.

3. Дать прогноз изменения физического состояния под влия ем орошения и наметить мероприятия по сохранению их плодорсдо

Научная новизна. Используя комплексный подход, был выя! характер и направленность процессов структурообразования орошении каштановых почв и черноземов поливными водами разлив го химического состава. Применяя коллоидно-химический и миь морфологический методы исследований, установлена степень изме ния качества агрегатов, физических и водно-физических свой орошаемых почв. Впервые показано, что скорость изменения фи ческого состояния почв под влиянием орошения зависит от прог жительности орошения, их гранулометрического состава, гумуснс и вида севооборотов. Определены взаимосвязи между структур состоянием почв и их физическими свойствами, между физичес состоянием и урожайностью кормовых культур.

Защищаемые положения. 1. Орошение черноземов и каштане почв сопровождается деградкией их физического состояния. Инт сивность этой деградации определяется качеством поливной воды сроком орошения.

2. Изменение физического состояния орошаемых, почв обусл лено изменением условий структурообразования.

Практическая значимость и реализация результатов исслздо

ний.

Выполненные исследования.использованы при разработке "В менных рекомендаций по воспроизводству плодородия черноземов тайского края при орошении". Ежегодный экономический (в це 1990 г.) эффект составил от 12 до 15 рублей с гектара орошае севооборотной площади. Рекомендации по сохранению плодоро орошаемых почв передав для использования в проектных разраб ках институту "Алтайгипроводхоз", а также управлению мелиора и водного хозяйства администрации Алтайского края.

Апробация работы. Результаты исследований докладывались обсуждались на научных конференциях профессорско-преподавате ского состава Алтайского агроуниверситета (1986; 1987, 1988); конференции "Повышение эффективности мелиорации водного хозя тва на Дальнем Востоке" (Уссурийск, 1987); на конференции "На ные основы и практические приемы повышения плодородия почвы У лай Поволжья" (Уфа, 1688); на научной конференции "Предотвра ние негативных последствий при ороиении почв Сибири" (Абак

и

1989); на Всесоюзной конференции молодых ученых (Алма-Ата, 1989); на научной конференции, посвященной 100-летию со дня рождения К.П.Горшенина (Омск, 1989); на Всесоюзном совещании "Роль мелиорации в природопользовании" (Барнаул, 1990).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 10 научных работ.

Объем работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав, выводов, списка литературы и приложения. Содержание работы изложено на ЩОстраницах машинописного текста, включая £0 таблиц, рисунков и приложений. Список литературы включает 120 наименований, из них на иностранных языках.

ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИИ

Исследования проводились в двух почвенно-географических зонах Алтайского края: в зоне каштановых почв сухой степи и. подзоне черноземов обыкновенных умеренно-засушливой колочной степи.

Объектами исследования послужили темно-каштановые почвы сухой степи и черноземы выщелоченные и обыкновенные умеренно-.засушливой и колочной степи различной длительности орошения, от 5 до 30 дет. Ключевые участки и плоцадки наблюдения в зоне каштановых почв были заложены в колхозе "Победа" Славгородского района, совхозе "Златопалинский" Кулундинского района, Кулундннском ГСУ Ключевского ■района и в подзоне черноземов обыкновенных в колхозе •-'Родина", совхозах "Стуксвский", "Комсомольский" Павловского района, совхозе "Барнаульский" Первомайского района Алтайского края.

Черноземы и каштановые почвы орошаются локально, для этого используются грунтовые и поверхностные воды. Разнообразие используемых для орошения вод обусловлено низкой обеспеченностью Алтайского края поверхностными водами. Запасы же грунтовых вод в крае значительные, ими можно орошать большие плошки засушливых земрль. В настоящее время на базе этих вод и развиться орошаемое земледелие.

Используемые для орошения воды разнообразны как по общему содержанию солей 0,2-2,3 г/л, так и по их качественному составу. Проведенная нами оценка позволяет отнести их к водам слабо- и среднеминералиэованным с повышенным содержанием сульфатов, иног-

да гидрокарбонатов, высоким содержанием натрия, неблагоприят соотношением катионов Са2+ и На*.

Для изучения влияния орошения на свойства каштановых поч черноземов выбирали опытные участки на орошаемых и неорошае массивах. Перед выборок опытных участков и площадок, на кото закладывались основные почвенные, разрезы, проводилось рекогн цировочное обследование с целью установления типичности (реп зентативности) опытных площадок по условиям рельефа, однородн ти почвенного покрова, свойствам почв, распространенных на д ной территории. Опытные площадки располагались в производств ных условиях. Оросительные нормы на каштановых почвах составл 3500-4000 м3/га. на черноземах колочной степи - 900-1800 м3/ Поливные нормы колебались от 300 до 500 м3/га. Влагозарядко поливы проводились весной поливной нормой 700-800 м3/га.

Для характеристики морфологических признаков, химическ физико-химических свойств отбирали почвенные образцы по гене ческим горизонтам, которые затем анализировались в лаборато химии почв кафедры почвоведения и агрохимии Алтайского госуда твенного аграрного университета в соответствии с известными ководствами по анализу почв (Агрохимические методы.-.., 19 Аринушкина, 1971 и др.).

В полевых и лабораторных условиях по генетическим гориз там изучены плоть^сть сложения почвы, плотность твердой фа максимальная гигроскопическая влага, влажность устойчивого за дания и наименьшая влагоемкость, гранулометрический и микроаг гатный состав - методом н.А.Качинского, структурный и агрегат состав - по общепринятым методикам (Вадюнина, Корчагина, 198 удельная поверхность почвы - методом Кутилека.

Для изучения почвенной структуры их верхних генетичес горизонтов каштановых почв и черноземоз отбирали образцы нена шенного сложения, в котороых изучались морфологические особ ности агрегатов, используя микроскоп В1о1аг.

~В водопрочных агрегатах определяли общее содержание гук! по методу И.Е.Тюрина. Водопрочные агрегаты агрономически ценн размера - 5-3, 3-2, 1-2 см подвергали коллоидно-химическому г лизу по методу И.Н.Антилова-Каратаева и др. (1948). '

Исследование взаимосвязей между структурой почвы и ее аг физическими свойствами, структурой и урожаем кормовых куль

сводили - использованием информационно-логического анализа арпачевсл.-й и др., 1972; Взнуэдаев и др., 1969; и др.). Для •работки результатов исследований применяли персональную ЭВМ (I I - СМ 31).

Для сопоставления свойств орошаемых и неорошаемых почв придали сравнительно-аналитический метод.

2. ФАКТОРЫ С1РУК1УР00БРА30ВАННЯ И ИХ ГОШШНКЯ ПРИ ОРОШЕНИИ

Основная роль в формировании водопрочной структуры принад-:жит качественному и количественному составу глинистых минера-ш, степени дисперсности этих минералов, гумусовым веществам, а 1кхе пс;'.'!ощ.енным катионам.

Механизм структурообразования в почвах Алтайского края и шадной Сибири менее всего изучен. Единственная работа ИЛ.Тро-моза (1976), которая освещает вопросы формирования структуры, этой работе отмечается, что первичное мйкроагрегирование осу->ствляется за счет необратимо скоагулированных гумусовых кислот •уминсз), связанных с полуторными окислами и глинистыми минера-эми, которые, обладают высокой поверхностной энергией. Этот тип «сроагрегирования, по мнению Л.М.Татаринцева (1993), характерен 1Я"всех зональных почв Алтайского края. Есть основания считать, го этот тип склеивания микроагрегатов является палеопедогенным эизнаком.

Изменение факторов структурообразования. при орошении обус-звлено интенсивностью процессов почвообразования и качеством эливной воды (Бурлакова и др., 1988,1990).

Наши микроморфологические исследования показали, что мине-альная основа черноземов колочной степи отличается от каптано-и почв сухой степи более высокой степенью выветрелости, более асоким содержанием вторичных глинистых материалов с разбухающей ристаллической, решёткой; минералов полутораокисей. Поэтому вердая фаза каштановых почв потенциально обладает меньшей сложностью, по сравнению с черноземами, к образован™ органомине-зльных комплексов, а следовательно, к агрегированию.

Влияние орошения на «изменение гранулометрического состава зми не отмечается. Поскольку это довольно длительный процесс и

пяти-десяти и тридцатилетний срок орошения на него не оказывает влияния. Однако микроморфологические исследования обнаруживают при орошении некоторое увеличение количества оптически ориентированного ила, движущегося в результате процесса лессирования.

Наиболее подвержены влиянию орошения такие факторы структу-рообразования, как гумус и гумусовые вещества, а также поглощенные катионы. Изменение при орошении последних определяется составом солей в поливной воде; а изменение содержание гумуса при орошении, в основном, обусловлено культурой земледелия. Микроморфологические исследования, а также изучение качественного »

состава гумуса указывают, что при орошении возрастает подвижность гумуса, однако е кормовых севооборотах количество гумуса достоверно увеличивается. При этом в составе гумуса уменьшается доля нерастворимого остатка. Количество гуминовых кислот либо не , изменяется, либо незначительно Увеличивается, количество фульво-кислог увеличивается, особенно химически активных фракций. Эти изменения отмечаются как на "■ каштановых, так и на черноземных почвах. •

Изменение физико-химических свойств при орошении определяется, в основном, качеством поливной воды. При орошении сульфатной водой в черноземах обыкновенных усиливаются процессы выщелачивания, а.в черноаемах выщелоченных появляются признаки, свойственные черноземам оподзоленным, в каштановых почвах идет процесс рассолонцевания (осолодение). Во всех исследуемых почвах при орошении этими водами наблюдается подкисление почвенного раствора, вынос щелочных и щелочноземельных металлов, появление свободного алюминия и повышенного содержания фульвокисдот.

Полив гидрокарбонатными (с преобладанием гидрокарбонатов Ма и м§) водами приводит к подщелачиванию почвенного раствора, и осолонцеванию почв. Это обусловлено образованием бикарбоната натрия в почве и нормальной соды.- Причём подщелачивание почвенного раствора растет с продолжительностью орошения. Наряду с ростом щелочности почвенного раствора увеличивается и емкость катионного обмена. В каштановых почвах увеличивается доля обменного магния з два раза, а обменного натрия - в 3-4 раза. Анало- . гичная картина наблюдается и при орошении черноземов колочной степи. Однако темпы накопления этих катионов в почве несколько меньше, что обусловлено меньшей минерализацией поливных вод.

- g -

Орошение приводит к увеличению сульфатов и гидрокарбонатов в почве. Так при оросительной норме 3000-4000 мэ/га и 15-ти летнем орошении в почвах произошло удвоение количества солей. Однако исследуемые почвы остаются не.засолены. Следует отметить, что соленакопление в черноземах колочной степи протекает в 2,5-3 раза медленнее, чем в зоне каштановых почв сухой степи. Это обусловлено меньшей минерализацией поливных вод, глубоким промачива-нием почвенно-грунтовой толщи и выносом солей в результате инфильтрации поливной воды.

3. СТРУКТУРНО-АГРЕГАТНОЕ СОСТОЯНИЕ ПОЧЗ И ЕГО ИЗМЕНЕНИЕ ПРИ ОРОШЕНКИ

Значение структурно-агрегатного состояния в плодородии почв подчеркнуто во многих работах (Панфилов, 1973; Ковда, 1973; Гоголев, 1978; Самойлова и др., 1981; Бондарев, 1982; Воронин, 1986;и др.). Агрегатное состояние почв Западной Сибири было изучено в меньшей степени (Богданов, 1959; Кар'пачевский, 1959; Шев-лягин, 1S62; Трофимов, 1967; Панфилов, 1973; и др.). Детальное исследование зональных особенностей структурообразования юго-востока Западной Сибири проведено Л.М.Татаринцевым (1993). Однако изменение структурно-агрегатного состояния черноземов и каштановых почв под влиянием орошения остается слабо изученным.

Произведя расчет количества истинных микроагрегатов, которое определяется как разница между содержанием фракций 0,25-0,01 мм при микроагрегатном и гранулометрическом анализах (Baver, 1956), нами было установлено, что между каштановыми почвами и черноземами Еыцелоченными в пределах разновидности не существует различий. Различия обнаруживаются между легко- и среднесуглинистыми разновидностями почв. Специфичное содержание истинных микроагрегатов - в легкосуглинистых почзах равно 15-20Х, в среднесуг-линистых - 20-25%.

Важное место в образовании истинных микроагрегатов принадлежит гуминач, наиболее прочно связанной части органического вещества с минеральной частью (глинистыми минералами) почвы. Другим фактором, оказывающим влияние на способность почвы к микроагрегированию, является наличие илистых частиц. Анализ связей между содержанием микроагрегатов и другими почвенными факторами

- 10 -

позволил построить следувщ/ю логическую модель:

Ми -НщИ® (Г® 05«; "0> (П. где Ми - ранг содержания истинных мккроагрегагов размером 0,25 0,01 мм; Н, И, Г, О, т - ранги содержания нерастворкхого сстат ка, илистой'фракции, гумуса, физической глккы и продолжительное ти орозения-, ф - знак операции функции нелинейного произведено По логической формуле (]) можно определить ранг содс^ка:-;!! истинных микроагрегатов в зависимости от любого ссгокугтнс: действия изученных факторов. Безошибочный прогноз формула дг каштановых почв составил 68%. Прогноз по этой .формуле относ-» телько облегчается, так как состояние изученных Факторов ыс^г найти в материалах почвенного обследования. Величина иераствзр; мого остатка весьма устойчива во Еремекн и моает Сыть вз'.та ; литературных источников, содержания материалы по ф?:ичц::;:л:с. составу гумуса.

Микроагрегатный состав1 каштапо^а почв и черноземов весы устойчив по отксаенуз к гоздействка полизной-8вда. Обнгрузе! тенденция к увеличению соь^ряания истинных' микроатрэгатоэ (таб. 1), ярче выраженная в среднесуглкнистых разновидностях, ч;:;

ТаЗлкцз 1

Изменение содержания (2) истинных микроагрегатов размерен 0,25-0,01 мм в зависимости от продолжительности орошения (гор.

Наименование почвы, разновидность Неорова-емые Продолжительность оропения

5 лет 10 лет более 10 л

Легкосуглинистые:

Темно-кззгановые 20,4*

Черноземы Еьщелоченкые 19,0

Среднесуглинистые:

Темно-каатановые 21,3

Черноземы выщелоченные 21,4

22,3

20,8 18,9

25,2 22,4

22,5

24,8

* - среднее значение величин

легкссуглинистых. Прирост количества истинных юткроагрегг размером 0,25-0,01 км после 17 лет орсвенка- темяо-каатано: легкосуглинкстьк почв соста&ил 2,12. Орссзвяэ текло-кгзггло

сре£несуглкнпстых почв в течение 10 лег привело к увеличению ьикроагрегатсз на 3,9£. Аналогичные изменения отмечаются и для черноземов Еъсдэлоченних колочной степи. Увеличение микроагрега-гов в усхс2илх срогхгаи обгясняегся прочностью химических связей в_органо-минеральных (железисто-гумилных) комплексах, участвующих ё цэмгнтззта »а-фоагрегатов. Кэлезисто-гуминяые комплексы экззщавтся устойчивые во всех существующих диапазонах рН почвенного ра^тзэра.

Увеличение колетества микроагрегатов в орошаемых почвах мотет быть' связано с образованием подвижного железа, либо с образованием гукуссЕых кислот. Такое возможно только в кормовых севооборотах при возделывании многолетия траз (ляцерна, кострсц). Зоя оесцккми куяьтурани йтаечвется прирост микроагрегатов за 54?? разруггняя более крупных агрегатов.

Несрсзаеае каггановкэ почвы и черноземы выщелоченные на изкрс- (визуагько) н ь-сяоуровнях (с помозяо лупы или бинокуляра) зазлячгзтея по нокоториа морфологическим признакам. Агрегаты (или педи) кг^таког'к почз умеют бурую окраску, на поверхности агрегатез !.:::сго окаткзнных и полускатанкых зерен кварца, поле-зого плата, котораг ¿.?гко Енпа^аэт из агрегатов, делач }к поверхность ячеистой. Агрегаты механически непрочны, в них редко зстрочзются корневые еолоски.

Агрегаты чэрнэзеуов геоо-корпяеи», почти черные, средке-лорисгые, встречающееся зерна кварца и полевого шпата более уг-аозатые,.чем агрегаты каштановых почв. Агрегаты черноземов облагают больаей механической прочностью, чем пэды казтакозых почв. 3 агрегатах ча^е встречается органические остатки. ¡'¿'ЛфомсрСсло-гическими исследованиям плифов установлено, что пористость агрегатов черноземов составляет 20-253;, калтановых - 15- 20%.

Е оро^аехых почвах возрастает количество глыб размером ¡руг.нее 10 ы.. но з черноземах тйообразованяе выражено слабее, ¡он а каштг.човых почвах. Неды о&гшо угловатые, более плотные и зех^аическ:; прочнее, чгм в кеороааеьих почвах, МикроморСслоги-{сскке исследования агрегатов оротемж почв показывают, что окраска елк^оэ становится более светлой, четко оформляются горизонтальные к вертикагм^э иежатрегатние треснии, делягие массу ючгы на кубические'отдельности, обзая пористость тотсрых в черноземах ум®ньгэ«тся ло 155, з г£.~та:оЕЫх - до 101. Полное«г из-

чезают крупные (овальной и остроугольной Форш) пора, но увели* чивается количество мелких и средних пор, возрастает подвижность тонкодисперсной массы.

Структурно-агрегатный состав показывает, что потенциальное агрегирование каштановых почв легкосуглинистой разновидности невелико. Коэффициент структурности (Кстр.). рассчитанный по отношению агрегатов размером 10-0,25 мм к сумме пылеватых и глыбистых структур, равен 0,9. В черноземах той же разновидности потенциал к агрегированию повышается (Кстр.=1,7). Способность к агрегированию каштановых среднесуглинистых почв выше, чем в этих же почвах легкосуглинистой разновидности (КсТр.=1,4). В черноземах выщелоченных среднесуглинистой разновидности потенциальная возможность к образованию агрегатов наиболее Еысокая (Кстр.»1,8).

Структурный состав (по Н.И.Сазвинову) каштановых почв и черноземов при орошении претерпевает значительные качественные и количественные изменения: возраста?? глыбистость почв, снижается количество агрегатов агрономически ценного размера (10-2,5 мм), уменьшается коэффициент структурности, незначительно увеличивается водоустойчивость агрегатов, определенная по сумме агрегатов размером более 0,25 мм и коэффициенту водопрочности. Соотношение агрегатов размером >0,25 мм при мокром просеивании к сумме агрегатов того же размера при сухом просеивании. Более заметно увеличивается количество водоустойчивых агрегатов, если произвести расчет их содержания на объем почвы. Содержание водопрочных агрегатов крупнее 0,25 мм в этом случае увеличивается в орошаемых почвах по сравнению с неорошаемыми на 8-13%.

Наиболее вероятное содержание водопрочных агрегатов крупнее 0,25 мм ъ зависимости от некоторых факторов-аргументов приведено в табл. 2. Из таблицы видно, что на водопрочность агрегатоЕ решающее влияние оказывают величина удельной поверхности, содержание "физической глины" и илистой фракции.

Наибольшему изменению при орошении подвергаются качественные показатели структуры. Плотность агрегатов темно-каштановых легкосуглинистых почв за 17 лет орошения увеличилась с 1,34-1,39 г/см3 до 1,68-1,74 г/см3."' Общая пористость агрегатов соответственно уменьшила01 с £5-3? до объема почвы. Особеннс сильное уплотнение произошло в перБЫ^ ? лет орошения. Увеличение

Таблица 2

Наиболее вероятное количество водопрочных агрегатов для состояния некоторых факторов-аргументов

Фактор-аргумент Состояние фактора Количество водопрочных агрегатов, X Ранг водо- прочности агрегатов

ьная поверхность, м2/г <100 10-20 2

1,0992 бит 100-120 20-30 3

0,4332 >120 30-40 4

ржание частиц <0,01 мм, X <30 <10 1

0,5840 бит 30-35 10-20 2

0,3175 >35 20-30 2

ржание ила, % <12 10-20 2

0,5017 бит 12-16 20-30 3

0,2575 16-20 30-40 4

нный ХЕКО <3 10-20 С

0,3468 бит 3-5 20-30 3

0,2287 >5 20-30 3-4

■ржание гумуса, %

0,3433 бит 3-4 10-20 2

0,1833 4-5 20-40 3-4

'ности агрегатов протекало со скоростью 0,02-0,04 г/см3/год

»шенце общей пористости агрегатов шло со скоростью 1,3-2,0°, зд. В последующее годы орошения■скорость уплотнения почвенных згатов уменьшилась в 2-5 раз.

Плотность агрегатов черноземов выщелоченных легкосуглинис-раэновидности за 20 с лишним лет, возросла с 1,30-1,36 г/см" -сонтроле до 1,50-1,58 г/см3, общая пористость уменьшилась с 397, до 25-28?. от объема почвы. Скорость изменения плотности и ей порозности агрегатов соответственно составили 0,007-0,011 к3 и 0,3-0,5% в год.

'механическая прочность агрегатов (размером 5-1. мм) тем-каштановых почв за тот же промежуток времени Еыросла в 3-10, ноземов - в 3-5 раз. Для разрушения агрегатов капельным мето-по Л.Г. Виленсксму в неорошаемых темно-каштановых почвах Совалось 0,3-0,7 мл воды, в черноземах - 0,7-0,5 мл воды.

. Таким образом, в оросземых почвах, по сразнаадо с ягореса* ыыми отчетливо проявляется пласгкчес:аа деформация, причине:": ю торсй является уплотнение агрегатов и снижение кх пористости, результате, этого ъ орспаекш почвах развивается процесс слитиз< ции.

4. НН£аЕ1Ег ОТОСтШЧЕСКОЗ ХА?АКТЕР5£ЯКХК г ~

В настоящей главе рассматриваются причихы и скорость изм нения физических свойств почв при орошении.

Полученные материалы указывают, что прь орссекки в белье-степени изменяется плотность псчзы гумусовых горизонтов. Глуб. уплотнение почвы протекает медленнее. Наиболее интенсивное у; лотнение верхнего горизонта происходит в першие Б лет орспекк. При дальнейшем увеличении продолжительности срссскиг плотное почвы продолжает увеличиваться, ; но разница по плотности ороса мых почв незначительна. Наиболызаз скорость уплотнения при ор сепии наблюдается в среднесугаиистах разкозвдиостях.. Приобр теннне в результате деферкацяи высокие показателя уплотнен сохраняются в почвах долгое Ерс:.;л. Способносп еочеы к раэугло неник под действием увлажнения очень слабая. Уыешпение плотно ти после поливов наблюдается ткйко б слое 0-10 см. Следует о метить, что орогение кгптаноЕЖ почв соярозгхгаэтсЕ сукестгекн увеличением плотности, а при оросснки черноземов увелкчек плотности находится ка уровне тенденции.

В результате -уплотнения почвы происходит >х5къпение вед,« сбгсй порозкостн н воздухоемкоста. После 10 лет орешеняя соде кание ьоздуха опускается ккг критического уровня (35Х ы ниже Ухудшение воздушного режима б больней степени гг^зтъо для лег:-: суглинистых почв, Михроморфологическаа исследованиям пэкааа:; что юкрослокениг становится более коипектнна, уыгньсается ра кер пор, их оОьеи. Вследствие этого возрастает способность (НВ), уменьшатся доступность вяагк разтеншы. Пз ледяиг дна. пгрг^етра (ИВ и БЗ) кгмгнязтея тем салъкее, ' чем дг тельнее срок орспеиил почвы. У*.Ч'1Л> :;««•:::? оОъехз пор, пся&яги замкнутых пер приводит к^унекьпении Еодопрониц-хизсти сро-гоь' почв в 1,5-1,7 раза по сравнекет с неоронаои^.

Каучекме ьсаилихгязе£ исг^у параметрами С-йзгтеесюго состс

•я тсчгы и другими ее свойствами (факторам:!) позволило Еывести згические по которые,мсжяо определить ранг состояния

лзкческого параметра:

¿V - ^¿,3 (Г:7| (А1Ш Аг)) '■ (2)

Р0 » А~.Гх| А! (т 51 (Г Щ 3)) (3)

Ра " А; ,*} Аз ¡Ю ("С 3 (Г 3) ) '

КЗ - ¿V '1! ¿1 ш (Г Щ| 5(А2 ® 'X .XI Аз)) (5)

Кв - М Л "2 Ш Му (£ ро Ё ¡ЦФ)) • (6) де с!у. Ро» ?а» КВ - соответственно ранги состояния плотности лоягнкя, обсей пороэнссти, зозлухоеыкости, наименьшей вдагоем-юста, коз££кщ5эя7Ы впитьгзания за 1-ыЯ час: г, 2, Г, А1, Аг. Ад, - ргнгн ^ягяческхх сесйстз. содержания физической глины, •укуса, гяСисжх агрегатов круг.язе 10 к>< (сухое яросеивание). ¡грсиосмгоа цгяяья (10-0,25 кн) агрегатсз (сухсэ просеивание), юдспрсчхШ агрегатов крупнее 0,25 плотности сложения и со-;эряэлия с£м:янсго На (%' ГКО). 17] - знгк операции нелинейного :рс;'.зведек'н. Прогностический эффект'приведенных формул колеб--ется. 4' -

з. сочзгкю-сзкчгсгз усх~я шиЕсгеш срсздезп шчз

И ГТП1 кя сж^с-^сл

■ • В настоящая глав© выявлено влияние свойств почв лз урожайность сена кзсгсязгккх ??гз в условиях орсгеииа (табл. 3) я сп-

Тгйпщз 3

■ Заваеимссгъ 'урсагйяоста сеиа лзсголетягх траэ яри среэгнкя

каталогах почэ от некстсрд гхчгекных £г»тгсрсз

КЗ п/п § а к 1 о р а . Т, С'Л К

1. Сумма еогс-Л 0,6225 0,4753

2. Плотность о;;згнкл 0,5401 0,3110

3. Агрснсутгзс'.п цзк::::о :.гргР;..м

(Ю-0,25 гея) суг.сч п'рссеязаякп 0.47С5 0,3474

4. Продкгатзр :ссть е-:'~зн:п 0,4167 0,2192

5. се-,ок-. ."лтрж* 0,3223 С?,24Еб

б. Зодопссчтэ ггр-згаг-1 0,25 'п с 0,2450 олеео

ределены оптимальные параметры орошения темно-каштановых поч: ■урожайность сена многолетних трав. Наибольшее влияние на уро: :гость многолетних трав в условиях орошения оказывает степень золения. Следующим важным свойством, от которого зависит уро; лость сена многолетних трав является плотность сложения, з. агрономически ценные агрегаты, продолжительность орошения, мгнчый натрий, водопрочные агрегаты. Суммарное действие пр денных Факторов дает 93,6% их участия в формировании урожайн-многолетних трав при орошении.

Анализ частных каналов связи позволил предложить мо, увинайяости с^на в виде логической формулы, где взаимосвязи ду Факторами и урожайностью описывается функцией нелиней произведения ():

Ус = С щ с!„ |7| (Да Щ (т |71 N8)) (7) где Ус - ранг урожайности сена многолетних трав при ораени каштановых почвах; С, ¿и, А1, х, Иа - ранги урожайности, с ветствухщие степени засоления,, плотности сложения горизонт содержанию агрономически ценных агрегатов (10-0,25 мм) при с просеивании, продолжительности орошения и степени солонцева ти. По всем состояниям факторов определены специфичные состс урожайности сена. Формула дает безошибочный прогноз с совпал ем ранг в рант в 69% случаев. Проверка рядоз урожайности фа ческой урожайности сена и расчетной совпадают с высокой д вероятности (Критерий Колмогорова Х=1,23-1,36).

На основе специфичных состояний урожайности определены тимальные параметры свойств орошаемых почв (табл. 4).

Орошение каштановых почв и черноземов должно сопровожда проведением мероприятий, предотвращающих снижение плодср почвы. При этом для орошения каштановых почв целесообразно менять 6-ти польные кормовые севообороты, в которых 4-5 п . занято многолетними травами (люцерной, костром или их смес Важно применение противодефляционных мероприятий: интенсивн доэдя равна скорости фильтрации почвы, глубокое рыхление, пс нал норма 300-400 м3/га. Оросительная норма ке более 3000 м2 Режимы увлажнения поддерживать в интервале 602 НВ-НВ. глу увлажнения не более 50 см. Не допускать проходы сельскохоз твенной техники по полю при влажности поверхностного слоя г еьшо 607. НВ. При этом необходимо наладить периодический кона

№№ Параметры

л/п

Величины

оптимум предельно-допустимые

1. Содержание обменного Ыа, ХЕКО

2. Плотность сложения гор.А., г/см-

а) для среднесуглинистых

б) для легкосуглинистых

,з

1.2-1,3

1.3-1,4

<3

не >5

не >1,4 не >1,5 не >50 не >15

3. Общая порсзнссть гор.А., 7. объема 50-60

4. Псрозность аэрации, % объема 15-25

5. Степень з-тсоленкя, X

а) хлогняно-сульфатный и сульфат-

ны;" т;:п засоления б) хлсрэдно-содовый и сульфатно-ссдовый

'<0,10

0,10-0,15

■4

не >0,20

не >0,10

за состоянием параметров почеы.

Для орошаемых черноземов особенно важно сохранение агрономически ценной структуры почв, с этой целью необходимо поддерживать -на орошении положительный баланс органического вещества, использование в овощных севооборотах многолетних трав, строгое нормирование и соблюдение поливного режима.

1. Черноземы колочной степи отличаются благоприятными условиями структурообразования по сравнению с каштановыми почвами за счет большего содержания в них иловатых и пылеватых частиц, набухающих слюдо-смектитовых компонентов и минералов полуторных окислов. Это обусловливает.^ черноземах лучшее образование органе -минеральных комплексов, черноземные почеы имеют большую удельную поверхность и способность к микро- и макроагрегировании.

2. Харак™ер и степень изменения условий структурообразования в орошаемых почвах определяется кси чествсм поливной воды и продолжительностью орошения. Полив гидрокзрбонатными водами з

присутствии катионов На+, Ме2+ (реже Са2+), а также сульфатным-водами (при господстве катионов Ма+, Мг2+) отмечается осолонце-вание почв и подщелачивание почвенного раствора. При любом качестве воды переувлажнение почв приводит к усилению процессот миграции гумуса, железа, щелочных и щелочноземельных металлов, изменяющих состав обменных катионов. В этих условиях возможно как разрушение, так и новообразование структуры^

3. Исследования механического и микроагрегатного состава не выявили значительных различий между богарными и орошаемыми почвами. Более заметные изменения микроагрегатного состава обнаруживаются на тлубине 30-50 см, их количество по сравнению с неорошаемыми почвами увеличивается.

4. Структурно-агрегатный состав черноземных и кастановых почв при орошении значительно изменяется. В орошаемых прчвад обоих типов почвообразования возрастает количество глыб размером крупнее 10 мм, особенно в каггановых почвах, уменьшается количество агрономически ценных агрегатов, ухудшается степень крошения почв. Перы, как правило, угловатые, более прочные. Микроморфологический исследования агрегатов указывают на то, что в условиях орошения возрастает плотность агрегатов, уменьшается их пористость, меняется характер пор. Полностью исчезают крупные поры, увеличивается количество мелких и средних пор. Отмеченные признаки указывают на появление в условиях орошения явления сли-тизации.

5. Наибольшему изменению при орошении подвергаются качественные показатели структуры. Существенно увеличивается плотность агрегатов и уменьшается общая пористость. Скорость уплотнения агрегатов и снижения их общей пористости в каштановых легкосуглинистых почвах составила соответственно 0,02-0',04 г/см3 и 1,32,07. в год, в черноземах легкосуглинистых соответственно - 0,007 -0,011 г/см3 и 0.3-0.5Х в год. Особенно сильное уплотнение агрегатов происходит в первые 5 лет орошения.

6. В орошаемых черноземах и каштановых почвах существенно возрастает их прочность, уменьшается общая порозность и воздухо-емкость. Последняя опускается ниде критической величины (15%). Наибольшее уплотнение почв происходит в первые 5 лет орошения, затем, их уплотнение продолжается с меньшей скоростью. Воздействие орошения сильнее проявляется на каштановых почвах и почвах

- 19 -

греднесуглинистых разновидностей.

7. Основная причина уплотнения орошаемых почв - деформация влажной почвы под действием сельскохозяйственной техники, солро-всацдащаяся разрушением почвенной структуры.

Значительное уплотнение почвы приводит к увеличению физически связанной влаги, снижению доступности влаги растениям и фильтрационной способности почв, что приводит к развитию ирригационной эрозии.

8. Разработанные информационно-логические модели общих физических и водно-физических свойств черноземных и каштановых псчв позволяют сделать вывод, что эти свойства в первую очередь зависят от структурного и агрегатного состояния почв, от количества в них водопрочных агрегатов крупнее 0,25 мм. Значимыми факторами в указанных моделях также являются содержание в почсах физической глины, гумуса и показатель степени солонцеватости. Экая величины указанных факторов, скорости их изменения под влиянием орошения, можно прогнозировать физическое состояние почв с точностью 93,6%.

9. Урожайность сена многолетних трав при орошении определяется степенью засоления почв, прочностью сложения и количеством агрономически ценных агрегатов (10-0,25 мм) при сухом просеивании. После 15 лет орошения урожайность снижается на 30-35% по сравнению с началом орошения. Поэтому для сохранения высокой продуктивности орошаемых почв необходим комплекс мелиоративных мероприятий (ухудшение качества .Поданной воды, гипсование, рыхление, внесение удобрений). Сохранение плодородияяудаве достигается в шести польных кормовых севооборотах.

СПЕСОК ОСНОВНЫХ РАБОТ, ОПУВЛтаШНШХ ПО ¡ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ:

1. Изменение физических свойств'каштановых почв Алтайского края под влиянием орошения //Роль Алтайского края в решении продовольственной программы. -Барнаул, 1987.-С.67-68 (в соавторстве)

2. Современное мелиоративное состояние черноземов и каштановых почв Алтайского края // Мелиорация земель.-Владивосток, 1987.-С.15 (в соавторстве)

3. Пути предотвращения негативных последствий орошения черноземов и каштановых почв степного Алтая // Проблемы орошения псчз Сибири.-Барнаул, 1988. 2С.62. (в соавторстве)

4. Сизические условия плодородия черноземов Барнаульского стационара // Тез.докл.I научно-произв.конф. почвоведов агрохимии и вемаедело^ Урала и Поволлсья. -Уфа, 1988.-С.24-25 (в соавторстве)

Б. Агрегатный состав темно-каатановых почв Кулундинской степи и его изменения под влиянием орошения // Тез.докл.I научно-произв.конф. почвоведов агрохимии и земледелов Урала и Поволжья.-Уфа,1988.-С.147-148 (в соавторстве)

6. Оценка качества оросительной воды поверхностных водоемов . кекдуречья Барнаудка-Обь // Освоение и использование.мелиорируемых веыель и водных ресурсов на юге Западной Сибири.-Барнаул, 1889.-С.34-35 (в соавторстве)

7. Плодородие черноземов Алтайского Приобья при орошении // Мат-xu Всесоюзн. научно-практ. кокф. "Вклад молодых учеши и специалистов в интенсификацию сельскохозяйственного производства" -Алма-Ата,1089.-С.53-55 (в соавторстве)

8. Ороаение черноземов Алтайского Приобья и их рациональное • использование //Роль ыеляорацг: в природопользовании.-Владивосток, 1SS0. -С. 64-68 (в соавтора je)

.0. Эволюция черноземов Алтайского Приобья при оропэнии // Псчзоведекие, литогенез и палеография.-Томск, 1990.-С.51-53 (в соавторстве)

Подписано к .печате 22. 05. S5 г.5ор?лат 60 90 I/16 Бумага шсчая. Печать офсетная. Усл.. печ. л. 1,5 Ткрат. IUL) экз.