Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

ВЛИЯНИЕ ОРОСИТЕЛЬНЫХ И ГРУНТОВЫХ ВОД Н НЕКОТОРЫЕ: ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПРЕДКАВКАЗСКИХ ЧЕРНОВЗЕМОВ ПРИ ОРОШЕНИИ

ВАК РФ 06.01.03, Агропочвоведение и агрофизика

Автореферат диссертации по теме "ВЛИЯНИЕ ОРОСИТЕЛЬНЫХ И ГРУНТОВЫХ ВОД Н НЕКОТОРЫЕ: ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПРЕДКАВКАЗСКИХ ЧЕРНОВЗЕМОВ ПРИ ОРОШЕНИИ"

V '¿Я-ъжъ

Факультет Почвоведения

На правах рукописи Мохамед Ахмед Абдель-Мотталиб

ВЛИЯНИЕ ОРОСИТЕЛЬНЫХ И ГРУНТОВЫХ ВСЩ НА НЕКОТОРЫЕ ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПРЕДКАЖАЗСШ. ЧЕРНОВЦОВ ПРИ ОРОШЕНИИ

Специальность 06.01.06 - Почвоведение Диссертация написана на русском языке

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

ИЗДАТЕЛЬСТВО МОСКОВСКОГО УНИВЕРСИТЕТА - 1975

Работа выполнена яа кафедре Общего почвоведения факультета Почвоведения Нооковокого государственного университета шіаян II. В. Ломоносова.

Научные руководители:

доктор геолого-минералогических наук, член-корреспондент ЛИ СССР, профессор Б.А. КОВДД;

доктор биологических наук, профессор Б.Г. РОЗАНОВ. Официальные оппоненты:

доктор биологических наук, профессор Д.С. ОРЛОВ; кандидат оельскохозяй ственв ых наук Л. В. РЫКОВА. -

Ведущее учреждение: Нов о черкасски і) гидромелиоративный институт.

Автореферат разослан " ^_ 1975 г.

Защита состоится яа за нии Ученого Совета факультета

аудитории, аовы "Д".

/

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке факультета.

Приглашаем вао принять участие в обсуждении диссертация на васеданяи Ученого Совета, а отзывы на автореферат направлять в двух эвэешмярах по адресу: Москва. 11734, МГУ, факультет Почвоведения.

1975 г. в 15 часов в Налой

Ученый секретарь факультета

В.А. Эво 'зрева

Развииге ороваеыого земледелия в засуолявыс я польза сушлввых зовах, где испарение превышает количество атмосферных осадков« anees громадное значение для подъема земледелия ^ и обеспечения гарантированных высших урожаев сельскохозяйственной дродукцим»*.к. вода нужна растаяв» во вое периода хизня, начиная от прорастания секян я кончая созрэваяиен. 4

Однако, вое оросительные воды содержат растворенные соля, состав и количество которых зависят от источника воды« Влияние оросительных вод на различные типы почв зависят от свойств поч-вц а воды я, особенно, от условий дренажа я баланса грунтов кх вод в оолей. В одних случаях под влиянием ороиевия улучшаются свойства почв в повышается их плодородие, а в других - происходит засоление или осолонцеванне ороваемых земель, снижение их плодородия.

При орошении пресными иди сза бом ин е ра ей з о ванн имя водами и моет место сложное взаимодействие вежду поливной водой а почвой, при которой ооля воды реагируют с компонентами почвенного раствора, почвенного поглощаюдего комплекса в твердой фазы почвы. Чду-сие пря таком взаимодействия многообразные реакция обмета, растворения, осаждения, солеобразования, коиплексообрааования и др. приводят к изменению первоначальных химических свойств орошаемых почв. Естественно, изменяется в состав воды, проходящей через ороваецую почву. Неквнизмы этих процессов очень сложные и ene недостаточно изучены, несмотря на довольно большое количество проведениях исследований. Особенно мало известно о механизмах 4 взаимодействия,елабоминерализованных оросительных вод с черно-" зеваки* ,

Настоящая дясоертация выполнена на основании полевых в лабо^ . ра торных исследований, проведенных на Багвевско-Садновской ороси-

-•'.ШсшпогоЧ ofj. p.v-.^i. ¿

¡Лкадсяга ли. !f. д. ••¿■■г—.—j 1 '

тельной системе Ростовской области аа предка вказсних черноземах. 3 волевых условиях я в модельных лаборатории* и подовых экспериментах изучено химическое взаимодействие поливной воды с почвой с точки зрения механизмов солевого режима, обменных реакций и реакции среды. Сделавалопыша дать обобщенные математические характеристики этих процессов, используя некоторые иыепдиеся в литераторе решения и подученные экспериментальные материалы. Такое обобщение экспериментальных материалов призвано сделать полученные данные более используемыми при решения общих проблем орошения степных почв, поскольку знание механизмов процессов дозволит прогнозировать изменение почв при орошении я на других объектах, имевших сходные природные условия и технику орошения.

I. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ОРОСИТЕЛЬНЫХ ВОД С ПСНВАМИ в РАЗЛИЧНЫХ ПРИРОДНЫХ УСЛОВИЯХ

(Литературный обзор) I. Проблема засорения почв пда орошении ц солевой режим почв

,,""*' ¿нализ научных трудов Ковды, Соколовского. Кистанова, Щего-лава.Вазилевнч, Розанова и других авторов показывает, что орошение является одним из факторов воздействия на почвенные процессы* т.к. изменяет водно-солевой режим орошаемых земель* В естественных условиях лредкавказские черноземы характеризуются непро-мывныч водным режимом н стабильным солевым режимом (севонноэбра-тимымУпри глубоком залегании уровня грунтовых вол. С началом " орошения формируются на втих почвах ирригационно-промывной водный режим и солевой режим типа сезонно-необратимого рассоления или нрригационно-выпотной водный режим и солевой режим типа сеэонно-необратиМОго засоления в зависимости от свойств ПОЧВЫ, ороситель-

яойводы,нор1ш:помва,нивврадлэащ1ии,уровю1эа11вганиягр7итовых вод. Поэтому лри разраСотке ирригацибяно-межоративных проектов освоения волах земельных пассивов необходимо иметь сведения о минерализации и хиыическом состава почвы иводы, которые будут использоваться прн орошении. - - •: ~ -

2. Опенка уачеотва орооительяытвоя .

. Оря оценке пригодности годы для орошения надо учитывать" еле- ' дувшее: опаснооть'засолення.втом числе хпорядногои борного, осоловцевання к карбонатного подцвхочявання* Многие исследования били поовящэни оценке качества оросительных вод и их пригодности 4 для орошения (Ковда, Ыожейко и Воротник, Антипов-Каратаев н Ка-Д«Р» £а*ои'.Л1с1|«»-4* . и/1'/со ж). Эти исследова-

ния показали, что классификация вод должна быть региональной и основываться не только на химической составе воды, но должна строиться о учетом климатических условие, типа почвы и возделывания культур. * '

3.'Изменения солевого состава, обменных оснований я реакции почв под влиянием орошения

Многими исследователями выявлено, что орошаемые почвы но многим свойствам значительно отличаются от неорошаемых« В одних случаях.под влияние к оровения улучшаются свойства почв, а в других происходит засоление или осолонцевание орошаемых земель.

Накопление солей в почве при орошеашги формирования непромывного типа водного режима зависит от количества солей, содержащая ся в оросительной воде, и величины оросительной нормы. Кроне того происходит поднятие уровня грунтовых вод, приносящих соли,' и ври испарении воды о поверхности почвы количество солей в почве

г-'«6*

возрастает. Степень засоленности почв зависит от климата, рельефа минерализации» динамики я глубины залегания;грунтовых вод.

Результаты исследований:■Ковды, Саболъча, Иорафилова, Приклонено го, Кистанова, Щеголеза, Кошкина и Земана, Эйнисмана, Разу-мова, Хаджиева, Зимовца и др. послужили основой при проработке этого вопроса*

^Благоприятное действие оровения слабоминерализованншя водами в условиях глубокого залегания грунтовых вод на обыкновенные черноземы показала работа Янтипова-Каратаева и Филипповой-

При использовании вод» о небольшой степенью солености, во .содержащей в своей составе высокие количества соды или других нат- > риевше солей, ыохво наблюдать процесс» осояонцевания на засоленных и незаселенных почвах вследствие концентрирования щелочных катионов при испарении почвенных растворов и выпадении карбонатов и сульфатов кальция в осадок* При этом происходит увеличение относительного содержания солей натрия и повышение щелочности, как показывают работы Шевченко» Антипова-Кара тавва и Надер, Коржа, Шумейкина, Ковды, Буданова, Варламова и др.

По вопросам изменения свойств почвенного поглощакдаего комплекса (ПШ) в связи о на пенена ей свойств почвенного раствора (ПР) под влиянием орошения:почвы были использованы результаты исследований Ке'/еу , Иванова и Большакова, Шевгенко, Антипова-Ка ратае-■ ва н др- Анализ литературных материалов по.характеристик ионного обмена показал, что главныипараметроц, характеризующим изученное явление, является конотанта ионного обмена. Но значения констант ионного обмена даже при одинаковой составе ПР зависят от свойства ПИК, степени замещения катионов и порядка их вхождения в ШК (Никольский, Гапон.вом^г , 0»тиТл-К^ЛомЬ »»</ ,

Антипов-Каратаев, Рыкова, Лобаченко и Солонин, ч-т/

О^сзьиееь ). ■'. „ ^ ■"/■ '' _ ..;

Поскольку, при орошении изменяются свойства почвенного,раствора» почвенного поглощающего комплекса и растворимость карбонатов кальция и магния, соответственно изменяется значение рН, однако реакция почв, содержащих карбонаты, г значительной степени снижается в присутствии С0г. До определения значения рЕ таких систем.почв и вод в условиях равновесия между различными формана соединений угольной кислоты были использованы результаты исследований (1966),(1964)," Колячко и Апельщпщ Ч1Э62).

., Таким образом, в литературе описаны некоторые.зависимости, позволяющие определить изменение сопряженных параметров солевого состава, погловдюцего комплекса и реакции почв при их юаююдей-ствии с оросительной или грунтовой водой* Использование ЭТИХ за-; висиыостей дает основания для прогнозных решений при-строительства и эксплуатации оросительных систем. Сйнахо, некоторые из установленных зависимостей нуждается в уточнении, поскольку в них не учтены все сложные процессы взаимодействия воды С ПОЧВОЙ*

' 2. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ'

Образцы оросительной воды были взяты из каналов по мере ее движения от источника (Цимлянского водохранилища) до местной распределительной оети, дрёнахная вода бралась в нескольких точках системы, грунтовая вода бралась по мере удаления от оросительного канала при разном уровне зеркала грунтовых вод-, в динамике по месяцам (июнь, июль, август 1972 г.).

На трех опытных участках оросительной системы (неорошаемая, 4-х лет орошения и 12 лет орошения, на этом участке грунтовые воды стоят;на уровне 1,5-2 м) определялись морфологические, водно-физические, химические свойства почв.и производился полив

нормаии 400, 600, 1200 u 1600 мэ/па» н через I, 3, 10 и 20 дней производилось бурение о целью взятия образцов почвы по слоям через 10 ом до гиу<3ины150 он для изучения динамики влажности я химических свойств почв при орошении.

Для изучения изменения солесодеркания воды по мере ее испарения или взаимодействия с почвой к изучения изменения химиче ОКИХ свойств почв при их взаимодействии с водой были взяты ороситель- "

ныв и грунтовые воды и упарены в 2, 5, 10, 15 и 20 раз с «пределе, ' г' ' * " * . ' . ^ г

вием химического состава звапоратов и осадков; также были приготовлены три серии модельных растворов различного химического сос-' тава и были взяты'образцы из горизонтов & и Bg почвы участка 4-х лет орошения, которые взаимодействовали в модельных опытах с различными растворами, оросительной и грунтовой водой и их эвапора-.тами'яри соотношении лочвы в воде = 1:5, затем, определялся химический состав полученных образцов почв и фильтратов растворов после взаимодействия. sv Свойства почв и вод-определялись по общепринятым методикам (Качинский, 1965; Вадюнина и Корчагина, 196I; дринупкина, 1970; ' Орлов, Гришина и Ерошичева, 1969).

, г ' J"

3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

' I.' Общая характеристика исследований: свойства почв ц качество роды

Предкавказсвие черноземы, распространенные на Багаевско-садов-ской оросительной системе Ростовской области, характеризуются тяжелым механический составом и благоприятными водно-физическими и .химическими свойствами в неорошаемом состоянии, хотя несколько -

солонцеваты. В верхних горизонтах они имеют рыхлую комковато-зер-

j' . ■■■ нисту» структуру. Подвлняннеы орошения структура почвы несколько.

'ухудшается,в; окра ска. вменяется в сторону более тайной; глубина .: горизонта ■ В-' увеличивается я пороввость уменьшается; содержанке > органического углерода уиеньшается в первые годы'орошеяия,оодер--- жаняе азота.инее? тенденцию к увеличению, отношение С^': С^ " - уменьшается. - . * ..

Оросительная года олабоюнерализованная, хлоридно-содово- г . сульфатна я,' ыагниево-натриевая. Грунтовая вода средне- и сильно- ': -..■ минерализованная, ва глубинах менее 2м- ссдово-хлоридао-суль--; фатная, магниевая или на три ев о-магниевая, ва* глубине более 2 м -хлорядно-содово-оульфатная, магниево-ватрлевая или натраеэо-маг-нйевая.-Дренахная вода средне-и сдабоцииерелиэованвая, хлоридио- " содово-сульфатная, иагвиево-натриевая (табл.1). Во.всех иселедо-ванных водах остаточного карбоната натрия нет. Изменение ковцент-V рации солей происходят в оросительной воде-за счет увеличения .концентраций ионов 50*" /Л1, и Кпод влиянием испарения и /взаимодействия воды во отенкаыя иЗвала; содержание оолей'в грун- * товой^воде уведи чиваемяпо пера понижения уровня грунтовых вод, ' ;г удаления от канала, а также в зависимости от свойств водоносного . горизонта; умеиысепне концентрации солей в дренахной воде по сравнени» о грунтовой водой объясняется разбавлением ее сбрасы-

" . * ^ " *. • .. ' ■ р тч

ваемойоросительной водой из каналов. : .'' *"-*''"

Химический анализ авадоратсв упаренньгс оросительныхи грунтовых вод (рис. I и 2) и их осадков показывает, что содержанке солей оря упаривания.грунховше и оросительных вод увеличивается, : во не пропорционально кратности упаривания. Отношение суммы со» лей оросительной.воды при кратности упаривания 1.x 20,* I : 14, ' а для отдалъных ионов: .С*» - 1:8, ^ 1:10,+ 1:18, 1:0,мгоГут '- 1:15 л *<>*г - 1:18. Г

Соответственно'дая груатовой воды: оумиа солей - 1:11, С»

es IS

З

я «V. &8Ö

S

а

s «

â> m

нк

12

и

в

і.

І

о

'ÔV

І

■'S

О

%

&

S.

<5

m

Ш

•o

M

МЭ

да

ve N m ІП 4і 4і N -N ft*-»*»«**«»

- от co m от от от от о

ошооооцш • » » » • »

HHHHHWNN

аз öfc KS Й SR

m 05 \о їґч trt sa s и и H M H H

Л» 8 * «

о о

О N N 4 ІЛ

Л СО 09 О? Л

1/V

от

о ооо о о

Ä8Ä * * * » * • * »

о о о о о о о

® 8

as

а

SS Й «Я

" » - * I » * *

H H И W AJ

О (M п О о m и м л ni

аь * ■ » * - а*

M (M At N m

S

о

Й »

<\J

R¡

<м

О м

« <м

* к

<М ftj

£3feBñ8 8S¡

с

«4

R Д

О о

M M

* чь

aa ao

м UN г- oo О и H и H <u * » fb » »

QO СО СО СО СО

я 00

s

1

I ■ » я

I " " Й

о 3 * »8 їїіЯ Ч 5V8 S »

О • • t •

i^s a'-4333 Iii rf s¡ 2 S

es

s я

<ч> irt

s

00 -s?

- >-<

s VÄ

H

-s* CJ

«a r-

* . 1Л

S *

M

S 8

о о

ffi VO t-»

«Л ' ОЧ

з' * я ' *

s. t-t 1-І

Й s

tí ГУ

е- ' 1-І 4

to

s X

ta

KO ortl

O0? ÊS^îS

Продолжение таблицы I

. I

5

7 S

10

II

в 1100 н от ЕГ-8 на юг к 300 м от F.K.-2 на глубине 180 см

в 1280 м « БГ-8 на вг на глубине 250 си ■ j

в 200 м севернее БГ-8 на глубин; 140 см

в 700 и севернее £Г-8 на глубине 210 ск

в'1000 «севернее БГ-8 на глубине 270 см

Дренажный сбросной канал

БГ.М.С. 9 БГ.К.С.9 Закризя дрена

8,05; 2,80 13,00 15,88 0,08

8,гг -«,60 . 60,80 4,32 0,18

8, I* 3,20 13,00 19,21 0,09

8 ,12 7,60 42,00 . 82,06 0,22

8,10 9,00 38,40 100,42 0,24

Дреяадмя ВРДЗ

8,12 1,65 5,20 5,19 0,06

8,26 1,20, 2,25 2,88 0,03

8,23 1,30 2,90 ■ 2,245 0,СВ

8,16 1,40 9,43 9,72 0,06

8,08 0,75 8,60 6,60 0,05

8,10 9,40 16,40 67,34 0,08

0,80 5,00 2,40 23,60 2140,8

2,44 3,12 36,96 105,60 9273,6 .

1,44 2,80 . 2,88 28,40 2359,7 ;

1,22 ,7,72 5,68 117,40 8912,6 !

0,88 7,20 14,00 126,00 9976,5

0,33 3,12 1,64 7,40 840,9 •

0,40 1,70 1,84 2,40 416,6

0,29 1,66 1,51 3,06 428,5

0,38 2,89 1,94 15,26 1368,0 '

0,45 2,48 1,92 11,20 1057,6

0,10 II, 84 5,20 76,00 6492,3

<0

Д.м.К. Донской магистральный канал. БТ.К.К.* Багаевский наше тыльный канал, БГ.Р.К. Багаевский распределительный канал

,. г

1:5,>У* - к+ - І:І5, СОГ - 1:0,Х5, "со; - цг,

СГ - 1:17 я SO*" - 1:12.

і

£

I

концентрация иг-вкэ-I л

Fho.I* Изменение концентрации различных ново в в оросительной воде при развой кратности упаривания*

&

н

о о

в а

Умінлм ейЬ

> Л» 4»

концентрация в мг-экв-I л

■j. ■ *

Рис»2. Иаиененде концентрации различных ионов в грун-" - товой воде spa разной краткости утравааяя.

"Такки образом, видно, чтоконцентрацня (С ', /л* :, к* и

' S0£" увеличивается в ооновнои за счет упаривания. Анализ ооад-

■ v . -.і

ха показывает, что он главным образом, состоит из сульфатов я карбонатов С*.* и MjT* * ; При оутстви е> других ионов і в. осадке объясняется адсорбцией их осадном на стенкаг.фарфоЕююй чшки и остаточным обвеман реотвора во влажном осадке солей. - '

2. Изменение оодесодесжания почв иод вмииау пшвеия * - ■ Г'

Предкавказокие черноаеюа Багаевско-Садовской оросительной системы олабоза'ооленные, я соде^аяие солей в.нжх увеличивается по мере возрастания срока орошения 9 результате поступления солей оросительных и грунтовых вод в почву (рас.З). ■

пса;

сг

Са ПЙ;

,". Ш СОТ' ■

Рис.3..Солевой профиль почв различных сроков орошения

(до полива) - ■

> а) 12 лет орошения, ■„;■■

С) 4-х лот орошения,

в) неорошаемой* '.* ' ,„;"*. ¡%

Результаты химического анализа почв в динамике при проведении полевых опытов с поливом показывают, что концентрация солей . в целом после полива но профилю маію изменяется; в то же время, происходит аккумуляция^ волей через день после полива: при норме полива 400. и®/» - на глубине 40 ом,'при норме полива ВОО м3/га

на глубине 50 см, при норме полива 1200 м3/га - на глубине /«¿г '

80 см, ори норне полива 1600 иа/та - на глубине 100 см, что показывает активное влияние нормы полива на глубину проживания почвы. Также наблвдаетск увеличение концентрации ионов по

профи» я появление карбонатов, особенно через I и 8 дня ловле похива, в результате растворения карбонатов С» и твердой фазы почвы, изменение распределения ненов , С(~ , Ми* я К* . в связи о изменением влажности*

Для анализа наших данных иы применили уравнение Сабольча: J «t. (а + 1СГ5); где, a - содержание солей в почве

в начале наблюдения, г/100 г почвы, Ь - содержание солей в почве в конце наблюдения, г/100 г почвы, С - концентрация солей оросительной воды, г/л, <1 - показатель солевого режима почвы, г/100 г почвы, v - объем использованной оросительной воды, м*/га, Н -.мощность-почвенного слоя, м, Р - объемный вео почвы, .-г/см8. Предположим, что норма полива - Э000м8/га в год; среднее содержание солей в почве по верхнему слою до глубины 100 см jb начале.данного периода (неорошаемый участок) - 60 мг/ХОО г почвы; - я конце - 68 (4-х летнее оровенне) а 142 (12 лет орошения); объемный вес почвы - 4-х лес орошения Г 1,2? г/см8,12 лет орошения - 1,83 г/см8 (средние данные до Шубины ТОО см)í концентрация волей оросительной воды 0,86 г/л- Продолжение расчетов показало, что коэффициент увеличения солей в слое почвы моивостыг 100 ем в конце одного года под влиянием орошения при отсутствии влияния грунтовых вод (на участке 4-х лет оромения) составляет 2 мг/ХОО г почвы, а ,при наличии влияния грунтовых- вод (на участке 12 лег ороиения) составляет 7 мг/IOO г почвы. ...

, Результаты дисперсионного анализа данных водной вытяжки почв трех полевых опытных участков (тасд.2) показывают, что - X) ооле-

Таблица 2

Результаты дисперсионного анализа данных водной вытяжки, почв различных сроков орошения в зависимости от норны полива и вреаеяи наблюдения

Источник варьирования Достоверность соотношении дисперсии для изучаемых парапет ров ; 1 ;

Сумма солей С*" V к+ со чсо;

Срок орошения ' XX XX XX XX - XX XX . -

. Время наблюдения X XX ; - - ■•' - '. XX - XX. ■

Норма лоаивв " — X 4"' X ; г.

хх - достоверно о вероятностью 0,99; х - достоверна о вероятностью 0,95; - - не достоверно»

'.'.,-. - Іí ■>•.:"'■>■■: : r '-'ґ— -f ... " -- ■"* y . /Г.. ^ ■■ " ' '" ,

содержание и количество bobos Сл. , , <v»+ , WCOj и ¿7" не случайно изменяются по пере увеличения срока ороиевия поскольку почва постоянно получает соли в оросительной и грунтовой ВО— ■ дой, в то хе время количество случайно изменяется со сро-*.

-кон оровенвя в результате изменения равновесия между осаждаемыми и растворяемыми карбонатами; 2) количества солей и ионов С** , Гори Cf изменяюїсяне случайно с увлажнением и высыханием почвы, т.к. происходит растворение и перемещение солей сверху вниз (при увлажнении), осаждение и перемещение снизу вверх (при высыханий), в тоже время содержание ионов , лА* и WOf

сдучайно изменяется со временем после полива, т.к. количество

в одном варианте по профилю почти стабильно (в зависимости от свойств почвы), а содержание И С©} в одном варианте мало изменяется в результате стабильного равновесия между различными формами соединений угольной кислоты, 3)содерхавие солей я яовов Mf* я СОЇ' случайно изменяется с нормами полива, т.к. все -; нормы подява давт почти одинаковое изменение данных параметров, . в то же время во случайно изменяются с норнами полива количества: С*** (т.к. есть разница между количествами осаждаемого и растворяемого - дня каждой нормы полива),' ы** и (т.к. нормы , полива отличаются по их содержание данных ионов в их влияние на. . подъем уровня-грунтовых вод), HCOf (за счет различных количеств карбонатов, преэренаизихся в бикарбонаты, изменения содержания К* a SOi~ по всем исследуемым факторам случайны, т.к. -количество к* в исходной почве и воде очень мало, В содержание;; ОД регулируется равновесием между добавляемыми и вымываемыми сульфатам»

^ . ,.. . is ...//х. , .; :■"

Э. Механизмы изменения салесодержавня ■вод и дота после их зваишдойстБИя

Результаты аналеэсв почвенные к водных обрезков и фильтратов ~ после взадмодействия почвы о водой nja соотношении почвы к воде» ' 1:5 показывав!, что концентрация солей и отдельных возов.в фильтр рате возрастает по сравнению о исходными растворами до определенных пределов. Про сравнении о данными анализов почв наблюдается та же закономерность при некотором смецвнии количественных значе-. ний концентраций, во там, где а фильтрате лроясходилоувелачение ^ концентраций солеёй отдельных ионов, то я почвах Сюо найдено ' уменввенже их количеств и «аоборот; это выражает влияние твердой фазы почвы аа содержание.всех конов почвенного.и воздействующего растворов. .

Для прогноаироваяяя конечных раэулыатов изменения концентраций.содей и отдельных конов в водах и почвах после ах взаимодействия можно раасчиХывать конечные концентрация солей и ионов почв Е ВОД О ПОМОЦЬЮ следующих формул:

о.J + Ь'.е

(I)

не« *

L' -i-iiiibilli 12{

1 leeo.

где: К - практическая концентрация солей шля ионов воды после ■■ взаимодействия в мг-евд/л; L __ практическая концентрация солей или конов дочзы; ■ ,' ■ ■ ооол» взаимодействия в мг-эхв/ЮО г почвы; л\

а - концентрация солей или ионов воды до взаимодействия, а нг-вкд/л»

^ - объем воздейотвувиегорвогвораиля води в л;

k - концентрация оолей иди Иовов почвы до взаимодействия

в иг-экв/IOO г почвы; 1 ; . »

с - вео взаимодействующей почвы в г» разделенный на 100; С г влажность почвы до взаимодействия в J6;" ■'■> "; f - влажность почвы после взаимодействия в S&; й к - приращение концентрации солей или ионов воды после* взаи-

модейотвия в «г-экв/л; :>л

A L - приращение'концентрации оолей или ионов почвыпосле ; взаимодействии в мг-экв/IOO г почвы* * . ' ,

Результаты расчетов показывает, что величины приречений пред* сгавляют собой функции концентрации сояей и ионов исходного раствора, математическая форма записи которых выражается уравнением У яак + ь , уде; у - изменение концентрации солей или ионов почвы или воды в мг-экв/IOO г почвы или в мг-экв/д раствора;, х - концентрация солей или ионов доходного раствора в иг-экв/л; л , t - константы уравнения* На базе полученных экаюримен- -тальных данных были выведены уравнения, выбежавшие изменения суммы солей и отдельных ионов после взаимодействии образцов почв из горизонтов А и Вд с разными растворами: I. G + * : f ;

й L = 0,051 а - 0,173; "А-К - o.illa - г,552;

г. "Г

A L * 0,024 в - 0,081; А к * 0,073а - 0,991;

3. мл . ■ V. ,

41 = 0,030 а - 0,547; й К. * 0,064а+ 0,008;

4. К*

aL « 0,017 а - 0,019; Д К я о,137 а - 0,013;

5. «Г ^ . ' Л- ■

AL « 0,046 а - 0,0002; А К в 0,575 а - 0,978;

6. HCOÍ

A¿ « 0,CB4 a - 0,607; Л К * 0,109 a + 0,647; . - „'Д.

7. CC '' ~ ... "

&L... = 0,010 a + 0,IIS; A k * 0,063 a - 0,6X4;

a. so;- ; * ;

« 0,034 a- 0,459; л* » 0,063 a - 0,167; 9. Суша солей - ,-

üt. = 0,027 a - 0,554; Л к » 0,069 а- 0,600.

Подставляя значения величин ¿J-': и д К из вышеуказанных уравнений в уравнения,I д 2, можно предсказать конечные результаты изменения концентраций солей и ионов вод (в мг-экв/л) и почв (в мг-экв/IOO г почвы) по профиле после взаимодействия почвы с разными раствораии.

4» Изменение с войотв: почвенного погловаюяего комплекса . прд миядрец ^ppuf^ffffq в ПРЛ?Ш И ЧОШИт ШШЯ£

Свойства почвенного погловдюмего комплекса (ППК) изменяются ■■•■■'под влиянием ороиения в полевых и модельных условиях В СВЯЗИ а изменением равновесного почвенного раствора (ПР).

Di» сравнении влияния срока орошения на свойства ППК (таблица 3) видно, что доля Са уменьшается, доля ми постоянно увеличивается, а относительное содержание К почти не изменяется с увеличением срока орошения; количество поглощенного М} несколько увеличивается через 12 лет орошения.

$абякца 3

Усредненные данные содержания поглощенных катионов для каждого участка в сдое 0-150 он . ..;-.

Срок рровення Содержаю з мг-мад 10 катионов ПШ '100 г почвы ние катионов в %

ОТ /V' А/«* | к> Сумм«. С." «Г

Неорооаемый 12,99 6,21 2,17 0,« 21,83 59,52 28,44 9,94 2,10*"

4 года оро- т*

тения 13,70 6,50 2,48 0,48 23,16 59,17 28,06 10,70 2,07

12 лет оро- "

вевия 12,12 7,83 3,37 0,51 23,83 42,87 32,85 14,14 2,14

Из таблицы 3 видно, что коэффициент увеличения поточенного № составляет 0,16$ в год при отсутствии влияния грунтовых вод, 8 при их влиянии коэффициента увеличения Мл достигает 0,35$ -В год И М}. - 0,35% В год. - > .(. ¿'ч'

Для прогяоаа изменения состава ППК практически'невозыокно воспользоваться константами ионного обмена. Однаиэ; причин в том, * что для реальных засоленных почв оостав равновесного почвенного раствора очень трудно определить* Но для практических целей можно использовать эмпирические соотношения между соотавом поглощенных катионов и составом водных вытяжек из почв* Эти соотношения удается выразить некоторой функцией <$>,- , которая формально отвечает понятию коэффициента активности катиона > -того.рода в поглощенном состоянии и учитывает изменение электрохинетического потенциала. Тогда соотношение между количества! катиона в поглощенном состоянии Шк и в водной вытяжке (потаенном растворе) М» ЛР можно выразить через функцию и коэффнцпевт-активноохи нона в растворе:

\ V ÎMe ПР

Уравнение (8) можно записать'в виде ^'/ci 9 (4),

если z « i, а с«- * обозначает концентрации Г-того иона s растворе н Cj - в поглочеаиом состоянии*

Логарифмируя уравнений (4) а подставив значение коэффициента активности ионов раствора в соответствии.о.формулой Ь а « - 0,5 Z? У ум (5) -.ври значениях jvi неиые, чем 0,1 или в ; соответствия о формулой f,- * - г* - V * )

при значениях </4 больше, чем 0,1, получаем: ■ - -

*Г{ ^^-«^J <?).>»■■> -

ионная силе раствор«*

Проведение расчетов на Саэе уравнений б ж 7, » результата .графического анализа функций, гависимости соотношении катионов внтяхки DP с катионаш ДОС в связи с изменением J* (рис.4 по 7) показывают; что вти функции представляют собой параболические -, кривые, математическая форма записи которых выражается уравнением

. УааяМЬк-* с где: у * ' ф. ; х - нонная сила

Ci г,'

раствора; « , Ь , с - константы уравнения; их значении зависит от свойотв почвы, определение их статистическим методом требует многих данных.

- Результаты расчетов не полученным экспериментальный данным для исследуемых почв дают следующие уравнения для логарифмов^ огнооений активности ионов н количеств поглоданных катионов >'.' при ионной силе раствора меныае 0,1:

.■¿Г*"

■»

а«, <и

I*

гя*я

151? **

> в/

»4 .

„

: . а* 9 С/

СГ,

•ф

40 » .

.Г. - - , , о?*: * ' у

Ряс. 4. Со огв о пенив погяоиен-аого в растворенного кальция при разной конвой силе раствора.

л, »

а

I

Рис.5. Соотношение поглощенного и растворенного и а гния ори раиной йодной силе раствора*

К'. Ч V/ 0(.

10. ! и.

т. 1

т. г 4" в»,

л*. • о*,

м. *. & .

м,

•• V А« ¡У-'

■ * ?? - * "

-»—

«1

Рнс:6. Соотношение погаоден-ного ж растворенного натрия при рваной конной силе раствора.

Рио.7. Соотвовевие попинанного к растворенного калан при равной гонкой силе раствора.

"І = 254,459 - 19,958 и« - 1,085 - УХ і- " ' .' ^

Ч ж 6,540 ^ + 0,111 + 0,041 - /^Г ¡л ~

Н = + 12,555 + 0,243 - 0,5 ^ л ^

= 85,172 В,407 * 1,288 -,0,5^ ;

= 304,882 М* - 26,679И* + 0,487- Э,0/лГ. Подобно, если жовна« сина растворе боввпе 0,1, ножно рассчитывать логарифм соотношения катионов всей системы последующему уравнению:.. .

Н -Ск ' 304,832/«'- 26,679/« +0,437-6 ( ^^ .

Соответственно, при характерногнне изменения равновесия из ■одного состояния в другое, логарифмы соответствующих функций выражаются следующими уравненияыи яри мойвой силе раствора меяьие 0*1;

^ - 254,439.0?-/«*)- із.ззв^-Аі-уСїїі і

■ * / ^ - 6,340 + 0.111 о«, + .

* ш + 12,555^,-^)- 0,5/Тл + О.^АГІІ

л»

% -А. = 85,172 (А*-X) - 19,407(^1-^0- 0.5/^+ 0,5/^

«і

< ;

Для ионноВ силы раствора больие 0,1 получим: Н - 304,83гїХ-Х)- 26,679 (Л-^Л -

5. Изменение величины їй ПОЧВЫ Я ВОДЫ В СМ- . V - : ' .

ая с изменением ірс «шотаскаго состава - - *

Результаты'определения значений рН изученных почв и растворов показывают, что величина [И почвы увеличивается по кере увеличе- -нмягяубины образцов почв и изменяется после полива в связи с изменение)! свойств почвенного^раствора; величина рН фильтратов всегда больше, чем рН исходного растворе; значение рН почвы после. взаимодействия в большинстве случаев выше, чем первоначального; "значения рН почв і фильтратов,карбонатного горизонта превышает вначенияїрН в яекарбоватном горизонте* Величины" рН почв и* раотво-. ров.были всегда больше 7,0, т.е. все почвенные и водные образцы имели щелочную реакцию.- -" . " -

Для нахождения математического выражения, показывающего зависимость значения рН растворов от изменения их химического состава часто рассматривают природные растворы какра створы солей слабых кислот я сильных оснований в соответствии; тогда

рН ■ 'ц р* + Ь р*« * ^ из- Сс*л* (8),

где Р* - отрицательный логарифм ионного произведения воды;

константа диссоциации кислоты, с(олй - концентрация соли этой кислоты в растворе в г-мол/л. Ножно также рассмотреть буферные растворы угольной кислоты и ее ооли в соответствия о уравнением.

+ Л> 77£7 + ' '<*>

іде К, - константа первой ступени диссоциации угольной кислоты; ІНСОІ ї - активная концентрация конов НСОГ в ічмол/л; Г С0^1 -концентрация растворенной СОг* в г-мол/л; Лі - коэффициент активности ИОЯОВ водорода* /.;• !. : . '

Подвтавдяя в уравнение 9 значення (СО*) в соответствия с V формулой (сог) = . к* Се (нес,-)*(а") ; где іисо - '

произведение растворимости CaCOj в воде; 'исв, " - возффи-

; циенты активности ионов HCO¿ и С*1(*сс/)и (- концентрации ионов НСйї и Гя** в г-мол/л; и значения коэффициентов активности в соответствии о формулой Af f¡ - - 0,5% получаеи; ' рН в pK¿ -pSucOt * Pr* "■ + Рнсоі tío), где; Кг '

константа второй ступени диссоциации угольной кислоты; Z; - заряд иона; j*. - ионная сила раствора.

Из результатов химического анализа природных оросительных, -грунтовых вод, нх авапоратов, приготовленных растворов м.их-филь*-~-*.-раюв через почву, а также из химического анализа почвенных образцов горизонтов А я Bg до и после их взаимодействия расочитнвадиоъ , значения рН на основе уравнений 8 и 10.

Сравнение экспериментальных с расчетными величинами рН показало, что эти 2 уравнения не обеспечивают совпадения эксперихен-тальных в расчетных величин рН.

Причины'расхождений различны; к числу главных причин следует отвеоти изменение растворимости карбоната кальция под влиянием .солей раствора и присутствие в почвах и растворах анионов иных слабых кислот, кроме угольной; фосфатов, сульфидов, боратов и т.д.1

Если обозначить символом А разницу между экспериментально най», денной величиной рН и тем ее значением, которое дает уравнение (10), то оказывается, что А - , представляет параболическую ' функцию, аавввадув от ионной сили раствора, математическая форма"; записи которой выражается уравнением:

А а ь* + с , где х - /ионная сила раствора, а, Ь , с - v константы уравнения, которые определяются статистическим методом ив экспериментальных данных.

Подставляя результаты расчетов этих величин в ураввение 10, подучим: ,

а) для расчета рН водных растворов из результатов их химического анализа; рН » +рНС01 + ц,цг /7Г + 1,578-

- 6,5«-,* (II); ■ \

б) для расчета рН почвы нз экспериментальных данных:

рН » р^« + 11,112+ 1,868 - б,5и^(12>. 1

.ВЫВОДЫ

," I. Дополнительное увлажнение предкавказских черноземов Бага-евско-Садковской оросительной систеиы орошением елабоминерадизованной хлоридно-содово-сульфатной нагниево-натрие вой водой Цзмяянско-го водохранилища приводит к ухудиению водно-физических и химических свойств почв и изменена» запасов и состава гумуса. ;

2. Концентрация солей в воде возрастает по мере прохождения длинного пути от водохранилищ по системе каналов разных порядков

и последовательных стадий от оросительной до древа хвой: в водо- - '

хранилище и каналах оросительной систеиы концентрация растет за счет испарения; в грунтовой воде - за счет взаимодействия ее с : почвой в зависимости от свойств водоносного горизонта и степени удаления от каналов; уменьшение'концентрации солей в дренажной воде по сравнению с грунтовой объясняется тем, что дренажная вода открытых дрен разбавляется сбрасываемой водой из .каналов. Изменение концентрации ионов Ыл , к *С1 и в водах является функцией испарения. Главный фактор, влияющий на изменение концентрации солей//« и К в воде - зто испарение, а на изменение содержания солей С* и М^, оказывает влияние твердая фаза почвы._

8. При взаимодействии почвы с различными растворами твердая фаза почвы оказывает влияние на изменение содержания солей к от-

Дельных конов почвенного раствора и воздействующих растворов путем а) растворения или осаждения части солей, составдяюдах твер- "■ дую фагу и б) обменной сорбции ионов. Конечные результаты воздействия разных растворов на почвы зависят от химических свойств ис-,, ходных почв и растворов.

Запасы солей орошаешгх предкавнагских черноземов Еата ев око-Садко в ской оросительной системы постоянно увеличиваются под влиянием орошения слабомннерализованксй водой при отсутствии достаточного дренажа. Исследованные йочвы можно оровать без опасности засоления 50 лет при отсутствии влияния грунтовых вод, а при нали- ■ чии влияния грунтовых вод - максимум 15 лет*

5. Солевой состав изученных почв изменяется под влиянием орошения а) в результате поступления солей из оросительной и грунтовой воды; б) в результате растворения или осаждения карбонатов

в зависимости от циклов увлажнения и высыхания почвы; в) в результате обменных реакций между почвенным раствором и твердой фазой почвы, что влечет за собой увеличение в растворе количества Н3,. при образовании в первую очередь солей кальция и их осаждения; г) в результата превращения ГаСО} в С«. (НСО^я накопленияЫаНСО^ . В целом это приводит к постепенному прогрессивному содовому засолению почвы.

6. Изменение свойств ПЕНС зависит ох изменения свойств ПР, что подтверждается как полевыми, так и модельными экспериментами. Данные почвы можно использовать без опасности солояцеватостя

при отсутствии влияния грунтовых вод ыияямуы 32 года,, а при их наличии максимум 5 лет.

7. Состав поглощенных катионов зависит не только от состава равновесного раствора, но и от рН, ионной силы почвенного раствора, вида и заряда присутствующих катионов, соотношения между ионами

И7 и ПШС» емкости поглощения почвы.

8. Соотнесения ионов С* , М], , Ма к К в почвенном' растворе и в поглощенном состоянии при грН:почвы 7,5-8,5 рассчитываются из экспериментальных данныхкак логарифмическая функция,, вависящя от изменения ионной силы раствора* ~ >■

9. Значение рН воды и почвы данной системы изменяется с иа-менением их химического состава. Реакция вод и почв данной сис- : тема - это рН буферного раствора, содержащего в основном угольную кислоту и ее соли; при участии других слабых кислот значение1 рН ^ можно выразить как функции: а) температуры среды; б) концентрации яоновНСО) и С/' в растворе; в) общего содержания солей в растворе (ионной оилы раствора).

о

. 10, Таким ^бразом, в ревультате проведенных полевых и лабораторных исследований получены следующие результаты теоретического я прикладного значения: ■'

а) разработава система уравнений для прогнозировании изменений солевого состава, рЫ и состава поглощенных катионов орошаемых черноземов на основе данных анализа исходного состояния почв н оросительных вод, то' еоть для прогнозирования вторичного засоления н осолонцевания почв при орошении;

. б) вскрыт и описан механизм солевых взаимодействий при действия слабоминерахкэованных оросительных вод на черноземы при существенном участии твердой фазы почв в этом процессе;

в) вскрыт механизм прогрессивного содового засоления черноземов при орошении слабомивераяизованвыш водами за счет преобразования е.™, в Сь(нс0})2 и накопления Ил М<Г0} при солевых взаимодействиях* Ч

Ив материалов диссертации опубликованы следующие работы:

1. К характеристике качества оросительной воды ва Еагаевско-Садковской оросительной системе. Б.Г.Розанов, М. А. Абдель-Мотта-- ; либ. К. Биологические науки, 16 I, 1375.

2. О механизме взаимодействия слабоминерализованной оросительной води с почвой. Б.Г.Розанов, М.А.Абдель-Иотталйб.

I. Биологические науки, № 2, 1975.

3. Влияние оровения на некоторые овойства юхяых. черноземов* Б.Г.Розанов, А.Р.Джиндил, 1!. А. А бдел ь-Мотха ли б, I. Биологические науки, 16 1975.

Поли, к печа,,<2фр- 7£> Ф. 60X90/11

Фиэ. ч, Уч.-изд. 3»каэ ?

Изд*но .Чуковского университет*, Москва. К-9, уд. Гкрцеиа, Ы7* Типография Изл-вл МГУ. Москва, Леигоры