Влияние минерализованных вод на засоленность песчаных почв при орошении

Размещено на http://www.allbest.ru/

Влияние минерализованных вод на засоленность песчаных почв при орошении

Алиев А.И., Мусин Ж.А.

Казахский научно-исследовательский институт водного хозяйства, г.Тараз

Для выявления солепереноса и его закономерностей в реальных условиях в зоне приоазисных песчаных земель проведены экспериментальные полевые исследования с использованием маргинальных коллекторно-дренажных вод на фоне кормовых сельскохозяйственных культур.

Почвенно-грунтовая толща опытного участка малой ирригации на фоне капельного орошения представляется пылеватыми песками преимущественно фракций 0,1...0,25 мм, которые переслаиваются тонкими песчано-глинистыми отложениями, мощностью 0,2...0,7 м, располагающимися на различных глубинах. Бурые глины третичных отложений вскрываются на глубине 4,5...6,0 м. По водно-физическим свойствам почвы характеризуются высоким объемным весом - 1,5...1,52 т/м³, низкой естественной влажностью - 12,5...14,7% веса сухой почвы и высокой пористостью, близкой к значениям 40...42%.

Первый от поверхности водоносный горизонт вскрыт на глубине 5,7 м. степень минерализации грунтовых вод 1,2...3,0 г/л, по составу воды сульфатно-хлоридные, кальциево-магниевые. Общий уклон грунтовых вод составляет 0,005...0,010, обеспечивая умеренный водообмен.

Применяемые в качестве оросительных коллекторно-дренажные воды хлоридно-сульфатного типа имеют слабую 2,2...3,4 г/л минерализацию и относятся (по А.М. Можейко и Т.К. Воротник) к неопасным по осолонцеванию водам.

Верхние пахотные горизонты, начиная от поверхности и до глубины 30...35 см, под действием естественно-климатических и почвенно-гидрогеологических факторов практически незасолены (0,1...0,15%) и по засоленности благоприятны для жизнедеятельности растений.

Земли опытного участка до начала систематического орошения представляли собой мелиоративно благополучный фон. Физическое сложение, уровень плодородия и основные водно-физические константы, проявившиеся в ходе их изучения, свойственны практически всей территории обширных приоазисных земель пояса песчаных пустынь.

Полевые исследования проводились в течение десяти лет; апробации подверглись кормовые бахчевые культуры. Орошение на опытном участке осуществлялось с учетом фаз развития растений на трех вариантах по схемам почвенного увлажнения соответственно 70-80-55% НВ, 70-70-55% НВ и 65-70-55% НВ при контрольном бороздковом варианте 70-70-55% НВ.

Анализ количественного и качественного состояния процессов почвенной миграции солей, выполненный по данным полевых исследований, показывает, что в результате орошения кормовых бахчевых культур дренажными водами хлоридно-сульфатного типа концентрации 2…3 г/л возникает следующая картина засоленности.

На первом варианте при капельном орошении с расчетной предполивной влажностью 70-80-55% НВ в период 10-летних наблюдений отмечено, что до глубины 60 см в каждом из 20-см горизонтов исходное содержание солей минимально - 4,1...5,1 т/га. За вегетационный период ежегодно происходит незначительная аккумуляция солей в объемах 0,4...1,1 т/га, что составляет 12...14% к исходному засолению. В нижних горизонтах 60-80 и 80-100 см как начальное, так и конечное содержание их возрастает, обуславливаясь как утяжелением механического состава подстилающих пород, усиливающим аккумуляцию, так и влиянием грунтовых и ирригационных вод. В среднем, в зоне активного развития корневых систем (0...60 см) сезонное накопление солей не превышает 2,0 т/га, т.е. 15,3% к исходному состоянию. Проведение вегетационных поливов оросительными нормами 1200..1260 м/га практически не изменяет исходной картины засоленности и не вызывает смены категорийности песчаных почв, относящихся к слабозасоленному типу.

Динамика сезонных изменений в солевом профиле показывает, что в процессе капельной водоподачи под действием поливов дренажными водами ощутимого накопления солей в верхней корнеобитаемой толще за сезонный период не происходит. В нижележащих горизонтах до глубины 1,5 метра запасы солей и их химизм практически не претерпевают изменений.

В химическом составе солей преобладающими являются ионы серного остатка SO₄ и ионы хлора Cl, которые определяют характер процессов миграции. В составе катионов в основном представлены ионы кальция Са, и в равной степени магния Mg и натрия Na. Под воздействием орошения в активной корнеобитаемой толще химизм почв не изменяется, оставаясь по анионам хлоридно-сульфатным, по катионам - кальциево-натриевым.

Анализ состояния в многолетнем разрезе дает основание полагать, что капельная подача при повышенных порогах увлажнения 70-80-55% и оросительных нормах 1200…1260 м/га обеспечивает удовлетворительный солевой режим. В первые годы исследований, а также спустя 5...6 лет необратимого засоления не происходит. Лишь на 8...9 годы в отдельных случаях может возникнуть перманентное повышение содержания солей к концу поливного периода на 18…23%, которое при бытующих величинах осенне-зимних осадков закономерно восстанавливается до удовлетворительных пределов.

На втором варианте с расчетной схемой увлажнения 70-70-55% НВ орошение дренажными водами при оросительных нормах 1000…1100 м/га при воздействии частых поливов создало несколько иную картину. Ежегодно к концу вегетации мощность толщи относительно слабого засоления уменьшается, по профилю отмечается незначительное сезонное накопление солей, которое в активном 0-60 см слое по отдельным взятым горизонтам составляло 15...25%. В верхней метровой толще запасы солей в начале и конце сезона возрастают, хотя и незначительно (22,8%), а общее их содержание остается более высоким по сравнению с первым вариантом. Несмотря на относительное изменение характера солевого процесса, обусловленного присутствием в агрегатном составе почв варианта большей доли мелкодисперсных пылеватых частиц, общий уровень засоленности почв в сезонном и многолетнем циклах здесь не превышал порогов категории слабого засоления и развитие растений на этом варианте протекало без явных отрицательных последствий в продолжение всего периода полевых экспериментов.

На третьем варианте при режиме предполивной влажности 65-70-55% НВ и оросительных нормах 900…1000 м/га характер засоления почв в верхних 20 и 40 см горизонтах отличается своеобразием. Происходит 3…7% рост засоленности. В нижележащих горизонтах 60-80 и 80-100 см аккумуляция солей, хотя и незначительная - 1,7...2,8 т/га по годам наблюдений носит неустойчивый характер. В верхней 0-60 см толще аэрации содержится весной 5,7…7,1 т/га солей, количество которых к осени достигает 8…9,0 т/га. Сезонное засоление почвогрунтов (1,2…3,3 т/га) в объеме около 14,7% отмечается как в корнеобитаемой зоне так и в метровой толще. Незначительная аккумуляция обуславливается главным образом увеличением содержания в составе солей ионов SO₄, Са и Na, не только в метровой толще, но и по всему профилю зондирования до глубины 160 см.

Под влиянием увлажнения наиболее опресненными оказываются верхние 0...30 см пахотные слои. Практически лишь перераспределяясь формируется засоленность горизонтов до отметки - 100 см. Общий вариационный размах значений соленакопления по горизонтам незначителен и находится в интервале 0,9 от до 3,8 т/га для 0-60 см корневой толщи и 3,8...10,4 т/га для метрового слоя.

На контрольном участке, орошение которого происходило бороздковым способом при порогах увлажнения 70-70-55% НВ и оросительных нормах 3500…3600 м/га, в целом наблюдается более интенсивный процесс соленакопления. Сезонные запасы солей в наиболее активном корнеобитаемом 0-60 см слое к концу вегетации возрастают на 5,8…7.4 т/га. В метровом слое запасы солей увеличиваются, подвергаясь послойному перераспределению. Несмотря на близкие относительные значения засоленности на опытных и контрольном вариантах (15...26 %), абсолютные значения валовой засоленности в зоне развития основной массы корней растений при бороздковом поливе выше опытных значений в 1,3...1,4 раза. Положительное сальдо солевого баланса здесь, обуславливая частичное сезонное ухудшение мелиорируемой толщи, способствует снижению урожая бахчевых культур, что подтверждается сравнительными сведениями по урожайности культур.

Анализ сезонной засоленности, проведенный на основе расчетов гипотетических солей показывает, что, на первом опытном варианте средний уровень содержания токсичных солей практически не изменяется, оставаясь для горизонта 0-60 см в объеме 0,2...0,24% веса почвы. Доминирующими в составе являются соли сульфата натрия Na₂SO₄ - 0,4...0,12%, хлористого натрия NaCl - 0,040...0,057% и магниевые соли MgSO₄ - 0,033...0,053%. В составе нетоксичных преобладают соли CaSO₄ - 0,143% и Ca(HCO₃)₂, сумма которых в сезонном цикле варьирует в пределах от 0,096 до 0,173...0,221% в верхнем 0-60 см горизонте. В метровом слое их количество возрастает на10...14%.

Во втором и третьем вариантах сезонное количество токсичных солей в 0-60 см толще грунта находится в пределах 0,130...0,180 весной и 0,153...0,183% к концу вегетации, увеличиваясь на 8...10%, что в целом не вызывает отрицательных последствий для орошаемых культур в условиях низких начальных значений солесодержания. Превалирующими в составе компонентов являются сульфаты Na₂SO₄ и MgSO₄, на долю которых приходится до 75% суммарного объема токсичных компонентов.

Содержание токсичных солей в зоне аэрации контрольного участка отличается повышенными величинами. В начале и конце вегетации в верхнем 0-60 см слое происходит аккумуляция в пределах от 0,241 до уровня 0,319%, валовое накопление достигает 2,3...2,5 т/га. В метровой расчетной тоще изменение концентрации от 0,291% весной до 0,458% к осени вызывает увеличение валовых запасов токсичных солей до 5,0...5,5 тонн на гектар. Очевидно, что солевой процесс при поливах традиционным способом, сопровождающийся подачей сравнительно более грузных оросительных норм и, как следствие, привнесениием большего количества солей, приводит к усугублению состояния засоленности. почвогрунтов песчаной толщи, вызывая отмечаемые в экспериментах потери урожайности бахчевых культур на контрольных участках.

Эксперименты позволяют отметить, что в солевом профиле орошаемой минерализованными водами песчаной территории возникает перманентное нарастание засоленности, однако уровень ее удерживается в рамках категории низкого и слабого засоления, в которой обычно не возникают физиологические препятствия для нормального роста и развития растений. Увеличение солесодержания, хотя и незначительное (на 10...35%), обуславливается наличием в составе дренажных вод повышенной концентрации солей и присутствием в агрегатном составе песчаных почв мелкоземистых фракций грунта, которые способствуют усилению адсорбции в почвенной толще и увеличению валовых запасов солей.

Концентрация, когда действие солей оказывает заметное отрицательное влияние на онтогенез растений, отмечается с глубины 150 и более см с появлением в почвенной толще зоны аэрации аллювиальных прослоек, близких по механическому составу к легким супесям. В зоне аллювия под действием электрохимических сил возникает повышенная аккумуляция, которая, усиливая адсорбцию, обуславливает увеличение количества солей в нижних подстилающих горизонтах до токсичных порогов - 0,5...0,7% и реже 0,9...1,1% веса сухой почвы.

Сравнительный анализ полученных результатов засоленности почвогрунтов, проведенный по данным опытных и контрольных вариантов за многолетний период показывает, что использование на полив дренажных вод при возделывании бахчевых культур на песчаных землях не оказывает ощутимого отрицательного влияния на мелиоративное состояние и химический состав солей песчаной почвы.

Масштабы и вариационный размах величин сезонной аккумуляции в толще почвогрунтов при капельном орошении незначительны, практически не зависят от режимов водоподачи в рамках принятых схем увлажнения. Величина сезонной аккумуляции солей не выходит за пределы 2,0...3,8 т/га, что соответствует увеличению засоленности корнеобитаемой толщи почвогрунтов к концу вегетационного периода лишь на 0,06...0,14% к исходному. песчаный земля сельскохозяйственный солеперенос

Интенсивность засоления на контрольном варианте выше и в принятой схеме поливного режима приводит к образованию более высоких запасов солей, исчисляемых в количестве 5,0...8,0 т/га, что превышает порог физиологической токсичности для выбранных культур Очевидно, что традиционная технология поливов по бороздам, формируя повышенный солевой фон на песчаных почвах, закономерно приводит к частичной потере продуктивности индицируемых сельскохозяйственных культур.

Результаты экспериментов позволяют утверждать, что при использовании минерализованных вод капельное орошение формируетв том числе экологически лучшие, чем при бороздковом способе полива, предпосылки для роста и развития растений, обеспечивая спецификой водоподачи более благоприятные условия формирования высокой урожайности бахчевых культур на приоазисных песчаных землях

Размещено на Allbest.ru