Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

ВТОРИЧНЫЙ ГИДРОМОРФИЗМ И ПЛОДОРОДИЕ ОРОШАЕМЫХ ЧЕРНОЗЕМОВ НИЖНЕГО ДОНА

ВАК РФ 06.01.03, Агропочвоведение и агрофизика

Автореферат диссертации по теме "ВТОРИЧНЫЙ ГИДРОМОРФИЗМ И ПЛОДОРОДИЕ ОРОШАЕМЫХ ЧЕРНОЗЕМОВ НИЖНЕГО ДОНА"

£-3,9

МОСКОВСКИЙ ОРДЕНА, ЛЕНИНА, ОРДЕНА ОКТЯБРЬСКОЙ РЕВОЛЮЦИИ

■ И ОРДЕНА ТРУДОВОГО) КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ _УНИВЕРСИТЕТ имени* М.В. ЛОМОНОСОВА_

Факультет почвоведения

На пра вах рун описи

ВАЛАБЕКЯН Рафаэл Амбарцумович

УДК 631.432, 631.587

ВТОРИЧНЫЙ ГИДРОМОРФИЗМ И ПЛОДОРОДИЕ ОРОШАЕМЫХ ЧЕРНОЗЕМОВ НИЖНЕГО ДОНА

06.01.03-почво ведение1

"АВТОРЕФЕРАТ.

■диссертации на|соискание ученой степени: кандидата биологических наук

Москва - 1989

Работа выполнена в отделе математических методов в эюономи-ке и экологии Научно-исследовательского института механики и прикладной математики Ростовского государственного унжвероитета и в лаборатории почвенных ресурсов л генезиса почв института Почвоведения и фотосинтеза АН СССР

Научные руководители: - доктор физшсо-мате магических наук,

профессор Дсм5ровский Ю.А.

кандидат биологических наук, Буйлов В.В.

Официальные оппонента: - доктор седьокохозяйетвенвых наук.,

профессор Зайдедиан Ф.Р.

мидидат биологически наук,

Эборииук Н,Г,

Ведущая организация - Институт Южгнпроводхоэ, г.Ростов-

на-Дону

Защита диссертации состоится " №" " 1989 г. в

15 ч. 30мин. в ауд.М-2 на заседании специализированного совета К 063,05.16 в Московском государственном университете дменн Ы.В.Ломоносова по адресу: 119899, Москва, Ленинские горы, МГУ, факультет почвоведения

С диссертацией можно ознакомиться в ба$лиотеке факультета почвоведения МГУ

Автореферат разослан "_"_n 1989 г.

. --tî-ii ' TV4/J S&pii ■ -"

> •»цладкзироьлйного совета * Г.В.Мотузова

- з -

СБЩЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОЗЫ ,

Актуальность ТТС^ТО^ИтаК- В последние года заметновозрос-ла актуальность проблем рационального природопользования в орошаемой земледелии стенной зоны Ростовской области. Интенсивное развитие ирригации в регионе вызвало многочисленные негативные изменения в почвенном покрове орошаемых территорий. Особую чувствительность к орошению проявили черноземы террасовых равнин Нижнего Дона- Под влиянием избыточного увлажнения изменились уо-ловия почвообразования и свойства орошаемых черноземов. Около 70 тыс. гектаров черноземных почв в пределах государственных оросительных систем области подверглись вторичному засолению, на площади 50 тыс. гектаров набдодаются вторичные процессы осо-лонцэвания и ощелачивания. Широко развиты зоны устойчивого увлажнения черноземов грунтовыми водами, отмечены явления слитн---виции почв (Аниканова и др., 1980 ; Попов, Попов А., 1984), ыа-блвдается снижение содержания фракций Тумановых кислот и возрастает подвижность органо-шнеральншс комплексов в профиле орошаемых черноземов (Рязанова, Вигутова, 1975, 1983). С отмеченными изменениями в черноземах часто связывают пестроту почвенного плодородия, низкую продуктивность орошаемых территорий.

Экспериментально установлено, что негативные изменения в черноземах связаны в большинстве случаев с подъемш минерализованных грунтовых вод, частыми переполивами, использованием для орошения вод повышенной минерализации и щелочности. Степень влияния этих факторов на почвообразование различна. Обусловлено это разнообразием географических зон развития черноземов, реальными почвами, спецификой хозяйственной деятельности. Поэтому, оценивая роль антропогенного воздействия- научернозеш7, необходимо

учитывать зональные особенности'природные и хозяйственных усло-

1 i . •• ■' ) вий массивов орошения.; Стремление^ этой.хвяаи ис^ль^о^ть^^

опыт соседних регионов (без соответствующего экспериментального обоснования) может привести к возникновению ошибок, чреватых серьезными последствиями для черноземов орошаемых территорий. С подобной ситуацией мы сталкиваемся, обращаясь к проблеме допустимых режимов грунтового увлажнения при орошении черноземов террас Нижнего Дона* Интерес к вопросу вызван той чрезвычайно важной ролью, которую играют грунтовые воды в процессах почвообразования при трансформации автоморфного водного режима. черноземов в полугидроморфный а гвдроморфныЙ в условиях орошения. При решении задач оптимизации почвенно-мелиоративного состояния орошаемых территорий области, как правило,использовалась система допустимых показателей грунтового увлажнения, разработанная для черноземной и каштановой почвенных зон юга У^фаины. В соответствии с принятой классификационной схемой, длительное время считалось возможным при минерализации грунтовых вод до 5 г/л поддерживать луговой, или гидроморфный тип почвообразования черноземов с устойчивый колебанием грунтовых вод на глубине 1,4-2,0 м. Практика орошаемого земледелия на Нижнем Дону показала; используемые параметры оценки допустимых режимов грунтового увлажнения при орошении черноземов нуждаются в корректировке.

Выполненные нами исследования, опирающиеся на зональный экспершентальный опыт, позволяют выявить и оценить важные условия сохранности и повышения плодородия черноземов Низшего Дона при орошении, что определяет их актуальность и практическую значимость.

Цеди и зятгячи ггг^т^гфадтг^. В настоящей работе была поставлена цель: на основе статистических исследований многоксмпонент-ной цриродно-зсо эяйственной системы орошаемые почвы - грунтовые воды - урожай оценить роль различных режимов грунтового увлажнения в изменении

свойств и продуктивности черноземов Нижнего Дона при орошении. Цель работы определила необходимо с ть решения следугадах осношых задач: ■

1. Исследовать закономерности л оценить характер изменения свойств -черноземов при шене автоыорфного типа почвообразования полугвдроыорфаым и гвдроморфным _ в условиях орошения«

2. Установить и исследовать связь урожайности зарнових культур о параметрами грунтового увлажнения, засоления и осолон-цевалия орошаемых почв.

3. Используя данные по урожайности зерновых культур, ста-тистическя оценить степень различия продуктивности орошаемых вторично-полугидраморфщп: и вторично-гидршорфшх черноземов террас Нижнего Дона.

Наддзад _новизна. Выявлены зональные закономерности измене--ния свойств орошаемых черноземов при различных режимах грунтового увлажнения почвенного профиля. Дана оценка интенсивности вторичных процессов соленакопления, осолонцевания и грунтового переувлажнения в полугидроиорфных и гидроыорфных почвах при орошении. Исследованы некоторые вашего закономерности изменения физических свойств орошаемых черноземов при различной интенсивности грунтового увлажнения, проведен анализ воздействия поливных вод различного ирригационного качества на свойства черноземов.

Таким образом, исследованы важные особенности почвообразг-вательного процесса в орошаемых черноземах Нижнего Дона. Сформулирован вывод о различии плодородия орошаемых черноземов вторич но-полугидрдаорфных и вторично-гидршорфных. Разработана метода ка, позволяющая использовать данные биометрических наблвдений для диагностики качественных изменений в орошаемых вторично-по-лутядрсморфных и вторачно-гадршорфных черноземах. Получены зависимости, шражахщи© связь урожайности зерна кукурузы и озимой

пшеницы с параметрами грунтового увлажнения, засоления и осолон-цевания почв. Исследованы закономерности изменения урожайности зерна чгхурузы при различной степени гидроморфности орошаемых черноземов.

Практическая,„значимость работы. Можно выделить следующие направления пракгичеокого применения результатов исследований: а) при обосновании проектов дренажа на ре конструируемых ороситель-ш системах Нижнего Дона ; б) при црогнозировании урожайности зерновых культур в орошаемых черноземных районах региона с использованием методов математического моделирования ; в) цри организации стационарных комплексных наблюдений службы гвдрогеолого- и почвен-но-мелиоративного контроля. Результаты работы использованы институтом Южгипроводхоз при обосновании проектов ре конструкции Азовс-

4

ко2 и Багаевско-Садковс коЯ оросительных систем. Методические основы исследований приняты институтом ШНШГИМ. в качестве базовых при разработке программы комплексных исследований почвенного покрова в степной и сухостепной зонах Северного Кавказа при орошении (Методические указания..., 1987).

' Основные зашшпаэдюе ппяажетю диссертации.

1. Плодородие черноземов обыкновенных орошаемых снижается при трансформации типа почвообразования от вторично-полугцдро-мор^ного к вторично-гвдроморфноиу. Негативные последствия орошения в черноземах степных ландшафтов Низшего Дона прослеживаится . практически повсеместно. Наибольшим изменениям при орошении подвергнуты черноземы обыкновенные вторично-гвдроморфнш.

2. На основе статистических исследований система о р о -ш а е м ы е почвы •- грунтовые воды -урожай разработан метод , позволяющий использовать данные по урожайности зерновых культур для диагностики качественных нз-мешяий в орошаемых черноземах при различных режимах грунтового

■увлажнения.

3. Вторично-гвдрсыорфный тип почвообразования, развитый в зовах устойчивого форыирорати грунтовых вед на глубине менее 2,5 м от поверхности, рассматривавтся в качестве недопустимого при орошашш черноземов обыкновенных Нижнего Дона.

Дтдк^яттия т^оуц. Материалы диссертации докладывались на координационно* совещании но мелиоративной гидрогеологии {Москва, 1933), на Всесоюзно* семинаре работников гвдрогеолого-мелио-ративной службы (Москва» ВДНХ СССР, 1984), на Всесоюзной тюле молодых ученых и специалистов по актуальным проблемам пошшеЕИЯ эффективности использования орошаемых земель (Херсон, 1985), на научных семинарах геобиощанологической лаборатории и лаборатории почвенных ресурсов и генезиса почв Института Почвоведения а фотосинтеза АН СССР (Оущиао, 1985-1907), семинарах отдела математических методов в экономика и экологии НИИ механики и приклад- -ной математики Р17 (1385-1937). Некоторые результаты проведенных исследований представлены в отчете по научно-исследовательской работе "Исследование гвдрогеолого-ыелиоративвого состояния орошаемых земель и разработка мероприятий по борьбе с подъемен грунтовых вод, засолением и заболачиванием* (тема 4.106). Ряд предварительных выводов работы использован при разработке "Временных зональных критериев оценки мелиоративного состояния 0£ >~ шаемых территорий Ростовской области".

ШЙДШЙШВВ. По томе диссертации опубликовано II работ..

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения, списка литературы и приложений. Основной текст изложен на 132 страницах, включая 8 таблиц и 20 рисунков.

Список литература оодериит 142 наименования.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность исследований, сфорыули-

роваш цель в основные задачи работа, показаны научная новизна и практическая значимость результатов исследований, приведены основные защищаемые положения.

Глава I. ГГриродны? условия райуна исследований ' .Посвящена общей характеристике климатических, геоморфологических, геолого-дитологических, гидрогеологических и почвенных условий района исследований;

Отмечено, что сельскохозяйственные ландшафты исследуемой территории обеспечены теплом для выращивания практически всех зерношх культур. Фактором, лимитирующим развитие сельскохозяйственного производства является влага.'Недостаточное увлажнение, сочетавшееся с высокими температурами воздуха* определили необходимость развития ирригации.

Описываемый район приурочен к слабодренированным левобережным террасам p.p. Дон и Зад.Машл и террасам Сало-Манычского ■ меддуречья, сложенным с поверхности преимущественно тяжелыми лессовидными карбонатными суглинками, в различной степени засоленными а осолонцованными. До орошения'грунтовые води залегали на глубинах от 5-10 м на террасах p.p. Дон и ЗадШаныч до 15-35 м в междуречье p.p. Сал и Зап.Маннч.

- Объект настоящих исследований - черноземы обыкновенные, террас Нижнего Дона. В работе приведены литературные данные, касавшиеся эволодт почв района исследований. Ошечево, что пройдя в истории своего развития стадии гидршорфизма, черноземы описываемого района на современном этапе не испытывали заметного грунтового увлажнения. Характерным для нихбыл автоыорфный тт почвообразования. Черноземы района исследований - это тяжелосуглинистые монпгориллонитоше почвы, обладающие достаточно высокой емкостью поглощения. Их отличает также высокая карбонатность почвенного профиля, значительная мощность гумусовых горизонтов

(до 100-110 см) г невысокое содержание гумуса в поверхностном сдое (4-6$). Подчеркнуто, что значительная мощность'гумусовых горизонтов, высокая поглотительная способность, склочно-кислотные .условия, обогаденность почв азотом и кальцием, благоприятные агрофизиче ские свойства обусловливает высокий естественный потенциал плодородия < черноземов Нижнего Дона.

Тлш Л* Диадам И?КЗЙ?ГШ ГТРПР^ДРТПГ гшри! В За^эйнз -

Нижнего Дона поя аяиянием орошения

Структура главы позволила по следовательно ответить на следующие вопросы: I) какова роль ирригационных комплексов в азме-: нении водного режима слайодренированных орошаемых террас Нижнего Дона? 2) как изменяются свойства черноземов террас Нижнего Дона при трансформации автоморфного типа почвообразования в полутид-роыорфный и гвдрсморфный в условиях орошения?

Опеяка вод<уи>а^т^?рной деятельности. В работе, дана характеристика дчух наиболее крупных ирригационных систем в черноземной зоне Ростовской области - Азовской и Катаевеко-Садковской. Показано, что коэффициент полезного действия систем, эксплуатируемых с 1952 года; стабильно удерживается на уровне 0,50-0,64. Средняя величина пополнения грунтовых вел за счет фияьтрационннх потерь изменяется в зависимости от условий естественного увлажнения от 60-60 до ,100-150 мм/год. Орошаемые ландшафты чернозегов не ойеспечены эффективной дренажной сетью» удельная протяженность дренажных каналов ве превышает 14-20 п.м. на гектар. Техническое оснащение ирригационных комплексов не позволяет регулировать рехда орошения в строгом соответствии с естественной вла-гообеспеченносты» территории и биологическими потребностями сельскохозяйственных культур. Поливные норищ (преобладающий способ полива - дождевание) могут существенно возрастать - до 6080 мм. В работа отмечено низкое качество вода, используемой для

- 10 -

полива черноземов Азовской системы.

ДД^Яга Л?татовиг вод на орошаемых территориях. Изменение водного режима слаб одренированшх орошаемых ландшафтов Нижнего Дона повлекло за собой быстрой подъем уровня грунтовых вод. В условиях орошения практически повсеместно сформировались зона стабилизации уровня в интервале глубин 1-3 м и 3-5 м от поверхности. На рис. 2.1 показано, что преобладающими в исследуемой

районе являются площади устойчивого грунтового увлажнения с » .

уровнем грунтовых вод менее 3 м. На локальных участках с закрытой ирригационной сеть» и эффективным дренажем, & также на массивах естественного дренирования вторых террас развиты зоны стабилизации грунтовых вод на глубине 3-5 м. Их суммарная площадь составляет 30-35 % орошаемой территории. Внутрисезонные изменения баланса грунтовых вод обусловливают устойчивый цикличесгай характер колебаний уровня (рис. 2.2).

В работе рассмотрены особенности формирования химического состава и минерализации грунтовых вод орошаемых территорий. Отмечено* что область развития минерализованных (более 3 г/л) нейтральных и слабощелочных грунтовых вод при орошении расширилась примерно вдвое и охватывает 67-83$ исследуемой территории. Таким образом, получена общая картина изменения гидрогеолого-мелиора-тивной обстановки в зоне орошения черноземов обыкновенных Нижнего Дона.

Изменение свойств черноземов обыкновенных при орошении..В условиях длительного орошения черноземы обыкновенные Нижнего Дона эволщдонировали в черноземы обыкновенные орошаемые, вторич-но-полугидроморфные (лугово-степные) и вторично—гвдраморфны© (луговые). Восходящие потоки нейтральных-и слабощелочных грунтовых вод способствовали притоку растворимых содей в верхние горизонты почвенного. профиля. Их содержание в метровом слое чернозе-

ТСПН4Т0Р14Ы

Рио. 2.1. Динамика площадей устойчивого грунтового увлажнения в зоне орошаешл черноземов

'*■ »■ *'■ ■■■'•■■ ■ ...........

мг то и»

«.о

.-.-••я ^Сч *

1«

<Ш ут* | <9*Г | УНЛ-Г^Г'УЫУ | Ы1 Ч 1

Рас. 2.2. Графики колебания уровня грунтовых вод на орошаемых массивах

с;/.

<м

О-»о

с.х &х

О-МО

О-ЗО

ч»* нч^ллдппПЯ ¡«цр

Ц.ен

в < 1 < г

Н, см

г/, ща 1 а < о I, 4 ?

м. Им

И КМ/

□ ■ ЕЭ се"

««

»Д.

Рис. 2.3. Хронологические графика засоленности и состав водной штахкк чернозема обыкновенного орошаемого.

'Салеше стационары: А - А 5 (Багаевско-Садковсвая система) Б - Л78 (Азовская система)

рГТГ! - слой 0-30 см ; - сагой 0-100 ш

мов возросло с 0,05-0,10? до 0,1-0,75?. Резво выраженные форш вторичного засоления наблвдаются в черноземах Азовской системы, орошаемых слабомшерализованными (до 2,5 г/л) водами Веселовско-го водохранилища. В почвенной толще при орошении отагечается образование и накопление токсичных щелочных содей. Зоны выраженного ощелачивания орошаемых черноземов в пределах исследуемой территории развиты неповсеместно, однако тенденция к их расширение существует. Преобладающий тш засоления почв - сульфатно-натрие-во-кальциевый, сульфатно-натриевый, хлоридно-сульфатво-натриешй.

Устойчивый характер колебания уровня слабо- и среднеминера-лизованных грунтовых вод в интервале глубин 1-5 м способствовал формированию зон стабилизации солевого режима почв с незначительной внутрисе зонной динамиков содержания солей в почвенном профиле (рис. 2.3).

В диссертации проанализированы качественные изменения в почвенном поглощавдем ксмплексе (ППК) - орошаемых черноземов. Отмечена общая тенденция насыщения поглощающего комплекса натрием и магнием.

Даш оценка изменения водного режима орошаемых черноземов при подъеме грунтовых вод. Материалы стационарных режимных наблюдений показывают: колебания грунтовых вод в весенне-летний период способны вызвать различные по длительности циклы пвреув-

■ч , .

лажнения гумусовых горизонтов орошаемых почв. Содержание почвенного воздуха в профиле насыщенного влагой чернозема снижается до 6-11$. В работе рассмотрены изменения физических свойств орошаемых чэрноземов. Отмечена сложность природы процессов, приводящих к деградации структуры черноземов при орошении.

Таким образом, показано, что подъем грунтовых вод при орошении способствовал развитию р^здц^ных по интенсивности вторичных процессов засоления и ощелачивания, переувлажнения, осолон-

цевания и деградации структуры черноземов Нижнего Дона.

EffffiqJb- Рорь гртнторга Э9Л В ияманй^ Г^йо™* ' ffDopyi^pifOCTH чернозему НИТЯ?Г° Дона Л?Т*

Метозщра ^пдйтгпряитгй. Реализация программы исследований осуществлялась на основе трехлетнего (1982-1364 гг.) цикла комплексных наблюдений на производственных посевах зерновых вультур. Использованы такие материалы иочвенно-мелиоративкнх исследований института Юхгипроводгоз и данные стационарных режимных ваблвде- ~ ний Ростовской гидрогеолого-мелиоративной партии.

В работе приведены основные принципа выбора ключе шх участков. Отмечено, что в пределах исследуемой территории выделено 6 различных ключевых участков (табл. 3.1), размещенных в типичных для зоны природно-хозяйственшх условиях. Долевые наблюдения доводились на опытных площадках, отличаицихся интенсивностью грунтового увлажнения, уровнем засоления и осолонцевания почв.

Построение общих положений методики базировалось на принципах включения в программу опытных работ элементов стандартных почвенных, гидрогеологических и биометрических исследований. От— бор проб для изучения водной вытяжки и состава обменных катионов проводился дпя*.1Т" для серии наблюдений с кукурузой и один par -в мае-ише - на посевах озимой шюнида. Режим увлажнения ночь оценивался согласно ежедекадно проводимому опробованию почвенного профиля до глубины 100 см. Ежедекадно, в течение всего периода вегетации культур, проводились замеры уровня грунтовых вод, получены характеристики'химического состава грунтовых вод. Проведены контрольные определения плотности почвенных горизонтов в содержания гумуса в горизонте А.* В пределах каждой.опытной площадки осуществлялся учет урожая зерна в двух!фатной повторности.

Цитиг теоретических исследований включал три основных этапа. Перша этап; исследовались закономерности изменения свойств чер-

Характеристика шчвенно-гвдрогеологиче скит условий ключевых участков

. Бааденование участка Почва Содержание гумуса в пахотном слое, % Содержанке растворшнг солей | слое, Содержание обменных ■ катионов в ПШС гуиу- сошх горизонтов, Плотность слою им сухой почш в гумусовых горкзон-тах.у , г/см3 Глубина грунто-адвод, м Цявдрали-аация грунтошг вод, г/л

0-100 см 100-200 си

Ыа

Кулешовский Чернозем обыкновенный орошаемы! вторкчыо-лолу- . Гидроморфшгй, ВТ^О-ГВДРО- 3,8-1,2 0,100,74 0,090,42, 2-15 10-34 1,20-1,46 0,7-2,8 .3-6 \

Краснознаменной / — * — 3,6-4,4 0,110,16 0,22-, 0,59 1-4 22-35 1,20-1,53 1,8-3,2 5,9-7,2

Р О оы С — Щ ^ 4,0-4,6 0,070,11 0,090,19 2-5 20-24 1,10-1,46 1,8-2,5 3-5

Суеатский - " 4,0-4,2 0,070,44 0,150,47 Х-6' 20-25 1,10-1,30 1,8-2,6 3-9

Золотаровсгай 3,8-4,0 0,080,43 0,110,62 1-8' 16-28 1,15-1,40 1,3-3,4 2,0-9,7

ноземов. террас Нижнего Дона ори различных режимах грунтового увлажнения. Выполненные исследования позволяют ощэнить характер -¡качественных изменения в орошаемых черноземах цришеве вторич- • но-полугидроморфного почвообразования иодроморфнш. Второй этап: на основе стандартных методов матомагиче ской статистики исследована связь урожайности зерна кукурузы и озимой пшеницы с параметрами грунтового увлажнения, засоления л осолондавания черноземов. Выбор культур обусловлен их чувствительностью к негативным изменениям в почвенной среде. Наличие достоверной, статистической связи между указанными признаками позволяет на третьем • этапе использовать показатели урожайности зерна для диагностики качественных изменений в орошаемых почвах. Математическим сред-, ством для осуществления этой процедуры может служить метод вепа-раметрической оценки различий.

. . Закономерности изменения свойств отора^мых; черноземов Нижнего Дона при различите режима* путнтового увлажнения. Рассмотрены эаконсыерности изменения химических, физико-химических и физических свойств орошаемых черноземов при различной интенсивности грунтового увлажнения почвенного профиля. Отмечена следующая характерная особенность. При подъеме уровня грунтовых вод на глубину менее 2,5 м существенно возрастает угроза капиллярного притока растворимых солей в гумусовые горизонты почвенного профиля и вероятность развития отчетливых фор! вторичного засоления орошаемых черноземов. Рис. 3.1 и Э.2 иллюстрируют отмеченную закономерность. Характер перераспределения растворимых солей в -профиле орошаемых черноземов дает основание полагать, что устойчивое колебание грунтовых вод ва глубине около 2,5 и является зональным граничным условием перехода полугвдрошрфного типа почвообразования в гвдроморфный. Луговость черноземов диагностируется длительными циклами переувлажнения гумусового профиля при

подъеме потаенно-грунтовых вод (рис. 3.3а) л хроматическими при. знаками слабого оглеения в горизонтах В и ВС (на глубине 80-130 см). Ошеченнне изменения в черноземах образуют первый ряд при- . ' знаков гидрсморфного процесса.

Исследованиши установлено: при вторично-подугидроморфном типе почвообразования солевой профиль орошаемых черноземов Ниж-: него Дона формируется по типу не засоленного или глуб око засолен-пого (рис. 3.2а). Солевой профиль вторично-гидроморфннх черноземов фощируется по типу солончавоватого шеи глубокосолончаюова-того (рис. 3.26). Содержание растворимых солей в гумусовых горизонтах может достигать 0,4-0,755. Во второй метре почвенного про' филя возможно среднее и сильное нейтральное и щелочное засоление. Интенсивность вторичного соленавоплендя в почвах возрастает при поливе слабскжкерадизованнвди водами Веселовского водохранилища.

Выявлены закономерности изменения качественного состава почвенного отглощавдего комплекса орошаемых черноземов при различных режимах грунтового увлажнения профиля. В полугидрсморфных орошаемых почвах поглощающий комплекс насыщен кальцием (рас. * 3.5а). Содержанке обменных натрия и магния в гумусошх горизонтах варьирует соответственно от I до 4% (рис. 3.4) и от Ю до 25% суммы обменных катионов. Реакция водной вытяжки в профиле орошаемых вторично-лодутидроиорфных черноземов нейтральная и слабощелочная. В условиях гидроморфного почвообразования отмечаются существенные сдвиги в соотношении обменных катионов в по-глощащем рюмплексе гумусовых горизонтов орошаемых почв (рис. 3.56). Содержание обменного натрия может возрастать до 7-I5JÎ, обменного магния - до 30-35% суммы обменных катионов. В фории-ругщихся подсолонцовых горизонтах рН достигает значений 8 >0 (рис. 3.56) и даже 8,6-8,8. Таким образом, рост гидроморфности почв приводит к нарастанию интенсивности вторичного ооолонцева-

■ ■>■ У

Ну

10 ¿.о 3.0

» й

•v, к *; * * ♦ • • v « »

• * »

•У".

л*'

Н,см 1 0 ^ н,«

[Н я

/§■ а

т «и || 1 ю НО,

[ щ 160.

а)

ДН444ИМ КАТИОНЫ АН и Ом я

5 г < о 1 г з

нг>>кв

Н,ем

Н6«г4М

РИС, 3.1. Связь иевду србдневегетагщоиной глубиной грунтовых вод (Нв) я содержанием растворшых солей (3 ; в профиле орошаемых' чарвозшов (слой 0-100 см)

Рис. 3.2. Состав водной вытяжки чернозема обыкновенного орошаемого при глубине грунтовых вод: а) 2,5-3,0 м б) 1,5-2,2 м Условные обозначения ш, на рис, 2.3

Рио. 3.3* Хроноиэошеты вяажности чернозема обыкновенного орошаемого вторично-полугвдрсиорфного Ш в вторично-гидроморфного (Б), % от кассы почвы

10

г.а ¿о

* *

л л, * » * 1 .« *

4-

1 * *

/е « Ма.%

Рис. 3.4. Связь между данной глубиной грунтовых во, и содержанием обменного Ш в орошаемых черноземов

та»

<0

га «

60 80

40 го л

;: 1 * 1

/

¡\ /

Саг*

( к ' ы

\ *>

\ ео

го

»« рн

Рис. 3.5. Состав обменных катионов и рН водной штяихи чэрнозема обыкновенного орошаемого ^вторично-долуг11Д1Шорфного (а) и вторично-гвдроморфного (б)

-л 1

го ts рч.

кия черноземов. Процесс этот усиливается при поливе черноземов хлоридно-сульфагно-натриевимя водами Веселовского водохранилища.

В диссертации дан анализ сущестнутарш тенденциям изменения физическиг свойств орошаемых почв при. различных режимах грунтового увлажнения. Проведенные исследования подтвердили основные положения концепции физико-мехашгче ской природы формирования уплотненных горизонтов (Когда, 1973), Чередование циклов.переувлажнение и иссушения рассматривается в качестве одной из причин уплотнения и развития слитости при гжцрснор$ооы почвообразовании. Отмечено, что устойчивый, прогресснрующий характер процессы да14ц )рятпгя почв цршишают в зонах интенсивной филътр^тт**^ при длительности переувлажнения гумусовых горизонтов грунтовыми водами в течение 9-12 декад в год. Зоны повышенного уплотнения формируются в подпахотном слое, в интервале глубин 30-80 см. Плотность сложения сухой почвы возрастает до 1,4-1,6 г/см3, общая пористость снижается до 45-40#. В меньвей степени при орошении изменяются физические свойства вторкчно-полугидроморфвых черноземов. В частности, плотность гумусовых горизонтов подугид-рсшор^шх почв постепенно возрастает вниз по профилю от 1,101,25 г/смэ в горизонте А до 1,30-1,40 г/о*3 в горизонте В. Общая пористость в горизонте А изменяется в пределах 55-5Развитие . процессов уплотнения и слжтообразовзния в полугидроморфных орошаемых "черноземах отмечается, как правило, в зонах избыточного увлажнения почв при частых пореполивах. Характеристики, отражающий изменение химических, физиковхимических н физических свойств орошаемых черноземов при вторично-полугидроморфнсм и вторично-гидрсшрфноы типах.почвообразования, представлена в табл. 3.2.

Негативные .изменения в орошаемых черноземах неизбежно приводят к с ниже шиз продуктивности цгльтурннх фитоценозов. 1£ного-численными ваблвдениями установлено: угнетение различных гр^цп.

Изменение условий почвообразования и свойств черноземов обыкновенных Нижнего Дона при орошении

Почва Глубина грунтовых вод, м Переувлажнение гумусовых горизонтов грунтовыми водами Содержа] творимы: в сл< 0-100 ше рас-с солей >е, * 100-200 Содержание обменных катионов в ШШ гумусовых горизонтов, % от сушы Плотность сложения сухой ПОЧВЫ В 1уму- совах горизонтах ^,г/смэ Общая пористость в тор.А,

Сал* ЫсС

Чернозем обыкновенный неорошаемый >5-10 нет & 0,1 £ 0,1 80-90 10-20 1-2 гор,А 1,0-1,25 гор.В 1,3-1,35 55-60

Чернозем обыкновенный орошаемый вторич-ноншугздро-мор$шй (логово-стопной) 2,5-6,0 нет » ' од-о.з 0,1-0,4 75-90 10-25' 1-4 гор.А 1,1-1,25 гор.В 1,3-1,40 52-65

Чернозем обыкновенный орошаемый вторет-нмтароморф-ный (луговой) 6 2,5 от 3-4 до 9-12 декад 0,1-0,7 0,3-0,6 до 1,2 60-80 15-35 преобладает 3-7 гор.А 1,2-1,40 гор.В 1,4-1,60 43-50

сельстохозяйстве нвых 1ультур я снижение их продуктивности Еаблк>-давтся при концентрации растворимых солей в почве более 0,25:0.50£, наличии длительных циклов переувлажнения и снижении со- , держания почвенного воздуха до 8-10!!» формировании уплотненных горизонтов (¡Г более 1,4 г/см3) в гумусовом профиле, наличии щелочной среды (рН более 8,0-8,5). В условиях орошения черноземов, как показывают проведенные исследования, угроза сформирования среды с характерными для большинства культурных растений экологическими 1Щ£Вмумани"и максвмумами^существенно возрастает при трансформации вторичио-полугидроморфного типа почвообразования в гадроморфный. Таким образом, можно утверждать: при сиене типа почвообразования от втордчво-полугидроморфного к вторично-гвдро-морфасму в черноземах наблвдаются качественные изменения, обусловливающие снижение их плодородия. Ьшэд базируется на основных теоретических положениях учения о почвенной плодородии: равнозначности и незаменимости факторов плодородия, возможной доминантной роли отдельных слагаемых почвенного плодородия.

Ститэт. уплтяйнг^тр зерновых культур с параметрами грунтового засоления д почв. Для диагностики ка-

чественных изменений в орошаемых черноземах с использованием данных биометрических наблюдений исследована связь урожайности зерновых 15гльтур с параметрами грунтового увлажнения, засоления и осодондавания почв. Предложено связь между исследуемыми цриз-натшми выразить уравнением множественной линейной регрессии вида

у » аУ/зс.) ♦ЙУ.С««) , где

у - урожайность зерна; , , х3 - соответственно параметры грунтового увлажнения, заселения и осолонцевания почв;

> функции, отражапцие характер парной связи

между ^ и (с = 1,2,3) ; а , 6 , с , Ы. - коэффициенты уравнения. Аналитический вид функций У ¿/»О был подобран на основе .

исследования графиков эмпирических зависимостей у от в по- - следующего парного регрессионного анализа (рис. 3.6, 3.7, 3.8). Установлено: в рамках проведенных исследований существует тесная :корреляционная связь медду урожайностью зерна кукурузы- (озимой пшеница) и совогодностью факторов грунтового увлажнения и засоления орошаемых черноземов (для 95^ доверительного уровня влияние на урожайность зерна фактора "осолонцевание" оценено как не- -существенное). Уравнение регрессии для серии наблюдений с кукурузой в случае исключения фактора Х3 принимает вид (рис. 3.9): - 6.8(6 7 - сс,г) ' 15(9

У-* ~ урожайность зерна кукурузы, ц/га ; ос, - глубина грунтовых . вод. средняя за У-ХХ нес., м; хг - средневзвешенное содержание токсичных солей в слое 0-100 см, Множественный коэффициент корреляции Я равен 0,96. Формула справедлива нри~0,?£ ^6 3,4, 0,03 £ 0,47. В реальных природных условиях наблюдается: лрв. Х( > 2-,5 м - ¿0,15*. \

Аналогичная зависимость дяя серии наблюдений с озимой пшеницей представлена на рис. 3.10* Параллельно, в процессе статистических исследований установлен доминантный характер влияния фактора х,. на урожайность зерна. Полученный результат можно рао. сматривать в качестве статистического аргумента в пользу вывода: о роли грунтовых вод в изменении свойств орошаемых -черноземов.

Статистическая проверка внвода о качествеином различии еррйдтр вторично-г^тром^рТят^ д ^пр^^р^дту^рД^мг чяпрп-

земов при отюшйтпги. Результаты проведенного регрессионного анализа дозволили в рамках выполненных исследований использовать данные по урожайности зерновых-иультур для диагностики качественных изменений в орошаемых черноземах. В работе выбран подход,, основанный на использовании непараметрических 1фитериев статистики (Гублер, Генкнн, 1973). Рассмотрено соотношение кевду вибор-

«о

•ю

tù

Peo. 3.6. Связь между урожайности) зерна куктрузы (У) в средне веге тациоиной глу-йнной грунтовых вод (Jj)

». » %

а-» а a о* оч e.í

Fie. 3.7. Связь урожайности зерна кукурузы (У) с содержанием токсичных солей в слое 0-100 cu (Xg)

ч

• « s

• » * ** в ш « _

* «

» «о «

/vb,% ежпы втшых кдтионоб^

РЯС. 3.8. влеянев ВТОРИЧНОГО осолонцавания орошаемых черноземов на урожайность зерна кукурузы (Г)

м

Pic. 3.9. Связь урожай-ностх отрна кукурузы (7) с параметрами гонтового увлажнения (1Т) и засоления (Jo) орошаешг черноземов

у

у

*

3*030%,

Рас. 3,10. Связь урожа!-ности зерна овгаоя ше-нвды (7) с параметрами грунтовою увлажнения (2Т) г засоления (£,) орошаемых чернозем®

»« У, MUf ей ü

9»

At

«

10

w яо

»0 -

я - 4

и s* ; 1

— 1

55 в* ъ

« as А

- ÍÍ

«i II 7

-Si-

Рас. 3.II. Статистическая оценка разлагай двух шбо-рок по урожайности зерна кукурузы

X'SO

каьзшо урожайности зерна кукурузы и , соответственно при-надлешшщмиБТорично-полугидроморфным и вт оричжо-гидршорфным черноземам (множества у, и имеют достаточно большую область-пересечения, рис. 3.11). Анализ с использованием непараметрического критерия Вилкоксона-Ыанна-Уитни показал: различия в средних тенденциях сравниваемых выборок у, и существенны на 99,956 доверительном уровне, иди у, ^ В цикле проведенных, исследований полученный результат Позволяет повысить объективность вывода о качественнее! различии свойств вторично-полугидроморфных и вто.' рично-гвдршорфшх черноземов Нижнего Дона при орошении.

В заключения приведены- основные результаты работы: •

1. Рассмотрены и количественно оценены зональные признака вторичного гидроморфизма орошаемых черноземов.

2. Исследованы закономерности изменения свойств черноземов Нижнего Дона при смене в условиях орошения автоморфного типа новообразования полугидроморфвыы ж гвдроморфшш. Дана оценка интенсивности грунтового увлажнения, солеиакопления, осолонцевания и

. изменения структур! черноземов при вторично-полугидроморфном и. вторично-гидроморфном типах почвообразования.

Показано, что при трансформации вторично-шлугидроморфиого типа почвообразования в гвдроморсЕшый в орошаемых черноземах отмечаются качественные изменения, обусловливающие снижение их плодородия*

3. Предложен метод, позволяющий использовать данные по урожайности, зерновых культур для диагностики качественных изменений: в орошаемых черноземах при различных режимах грунтового увяажявная.

Статистическими исследованиями установлена связь урожайности зерновых (кукурузы, озимой пшеницы) с параметрами грунтового увлажнения, засоления и осолонцевания орошаемых черноземов, определена доминантность фактора "грунтовое увлажнение".

■ц

- 24 - ■ ]

„ ^

на основа использования непараметрических 1фитериев различия дана качественная оценка изменения урожайности зерна кукурузы при сиене вторично-подугидроморфного почвообразования ьторкч-но-гидроыорфным. Статистически установлено существенное снижение урожайности зерна при вторгчно-гвдроморфном почвообразовании, что повышает объективность вывода о различии плодородия вторично-гад-роморфншс г вторично-полугидроморфнщ: орошаемых черноземов Нашего Дова. Результаты исследований позволяют сделать следуицие выводы:

1. Негативные изменения в черноземах террас Нижнего Дона прослеживается при орошении практически повсеме ртно.

2. Наибольшим изменениям подвержены черноземы обыкновенные орошаемые вторично-гвдроморфные. Ирригационные,циклы переувлажне- . ния, активизация процессов вторичного соленакопления в црофште до глубины 200 см, увеличение содержания обменных натрия и магния в поглощавдем комплексе, формирование уплотненных горизонтов и ухудшение агрофизических свойств - характерные особенности почвообразовательного процесса при устойчивой гвдроморфизме орошаемых почв, Указанные изменения способствуют снижению плодородия черноземов.

3. Еторично-гидроморфный (луговой) тип почвообразования, формирунщийся при устойчивом подъеме уровня хрунтовнх вод на глубину менее 2,5 м от поверхности является недопустимым при , орошении черноземов Нижнего Дона.

4. Вторично-полугццроморфный тип почвообразования можно рассматривать в качестве яопустимого для черноземов староорошае— мых массивов. В работе, даны практические рекомендации по совершенствовании технического состояния ирригационных систем в зоне старого орошения.

СПИСОК ОСНОВНЫХ РАБОТ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Балабекян P.A., Кудряшова Е.А. Некоторые' закономерности солевой динамики почв на орошаемых землях Азовской оросительной системы.-В вн.: Мелиорации орошаемых земель, использование и охрана водных ресурсов. Новочеркасск, 1982, с.28-36. '

2. Балабекян P.A., Буйлов В.В., Попов A.A. Основы комплексных исследований мелиоративного состояния орошаемых земель . в стенной и сухо степной зонах Северного Кавказа. - Изв. СРЭД НП, естеств. науки, 1986, JW, с.24-28.

3. Методические указания по комплексной оценке мелиоративного состояния и плодородия' орошаемых земель в степной и сухо-степной зонах Северного Кавказа. Новочеркасск, 1987. -27 с.

4. Балабекян P.A. К оптимизации мелиоративных режимов при орошении черноземов. - Изв. СКИЦ ВШ, естеств. науки, 1987, Ä2, с.3-11.

5. Балабекян P.A., Попов A.A. Изменение свойств и плодородия обыкновенных {предкавказских) черноземов Нижнего Дона при орошении. - Изв. СКНЦ ВШ, естеств. науки, 1988, ,№1, с.9-17.

ПК 68084.Подписано к печати 1.03.89г. Зак.293,Тир.100 экз. гкп ИГО "Юктеология".344017 г .Ростов-на-Дону ,ул .Нансена, 105.

с

V