CC BY
18
Вариант Размер эракций мм Коэффициент структурности Коэффициент водо-прочности
> 10 | 10-7 1 7-5 I 5-3 3-1 1 1-0,5 0,5-0,25 | <0,25
Без орошения 1,0 3,4 7,9 24,8 30,1 21,2 7,4 4,2 18,2 0,85
- - 4,46 21,82 31,40 14,46 9,58 18,28
С орошением 6,8 7,8 10,3 23,7 28,2 17,0 4,4 1,8 9,4 0,89
- 5,30 8,84 26,96 28,12 12,0 6,28 12,5
*в числителе - показатели при сухом просеивании, в знаменателе - при мокром.
При 10-летнем орошении наметилась тенденция к ухудшению структуры почвы (табл. 3). Количественно изменения невелики: глыбистость и содержание микроструктурных от-дельностей возросли на 5,8 и 2,4% соответственно, доля агрономически ценных агрегатов размером 0,2510 мм уменьшилась на 3,4% (разница сумм агрегатов размером от 10 до 0,5-0,25 мм), но их отрицательная направленность очевидна. На орошаемом участке несколько улучшилась водопрочность агрегатов. Скорее всего, это обусловлено удалением легко отделяемых частиц при поливе и последующим формированием на поверхности почвы своего рода «отмост-ков» из более крупных водопрочных агрегатов. Стоит учесть, что такое незначительное изменение структурного и агрегатного состава почв связано с применением эколого-ландшафтной системы земледелия, при которой многолетние травы, включенные в севооборот, сохраняют почву от деградации и ирригационной эрозии.
В обоих вариантах объемная масса корнеобитаемого слоя почвы (0-50 см) находится в оптимальном для данного типа почв диапазоне (1,0-1,2 г/см3). Изменение значений объемной массы (ОМ) имеет разнонаправленную тенденцию по всему профилю. Так, в поверхностном горизонте (0-5 и 5-10 см) орошаемого участка произошло уплотнение почвы; в слое 1030 см ОМ уменьшилась в среднем на 0,06 г/см3, а в слое 30-40 см - увеличилась на 0,04 г/см3. На глубине 4050 см отмечено разуплотнение.
С полуметровой глубины почва на орошаемом участке уплотнилась, по сравнению с неорошаемым аналогом. Это связано с тем, что в процессе орошения пылеватые фракции вместе с ирригационной водой мигрируют по капиллярным связям в нижележащие горизонты, тем самым уплотняя последние. А это ухудшает агрономическую ценность структуры.
Водопроницаемость почвы на неорошаемом участке была несколько выше, чем на орошаемом. Так, в
4. Водно-физические свойства чернозема выщелоченного*
Слой, см Капиллярная влагоемкость, % Наименьшая влагоемкость, % Полная влагоемкость, % Объемная масса, г/см3
0-5 5-10 10-15 54,06/53,94 54,24/47,62 58,21/49,24 54,53/59,05 49,49/52,10 51,44/56,10 61,55/69,91 61,56/67,38 67,71/70,36 1,04/1,02 1,02/0,98 0,98/1,01
15-20 54,14/51,80 52,03/51,80 58,37/62,15 1,06/1,12
20-30 41,95/28,15 41,68/42,50 48,43/50,66 1,03/1,14
30-40 39,82/35,59 40,73/46,20 47,61/55,31 1,09/1,05
40-50 50-60 60-70 38,02/29,34 32,86/35,62 29,39/36,44 43,91/36,50 32,08/35,90 28,60/37,75 48,76/44,47 38,59/45,93 36,12/52,10 1,10/1,21 1,22/1,17 1,34/1,08
*в числителе - показатели на орошаемом участке, в знаменателе - на неорошаемом.
Длительное орошение не привело к значительным изменениям водно-физических свойств почвы (табл. 4). На орошаемом участке произошло небольшое увеличение капиллярной влагоемкости (КВ) почти по всему профилю почвы (до 50 см), а в слое 20-30 см было зафиксировано наибольшее различие - в 1,5 раза. После 50 см величина КВ несколько снизилась, по сравнению с неорошаемым аналогом. Наименьшая (НВ) и полная влагоемкость (ПВ), напротив, на орошаемом участке были ниже почти во всех горизонтах - в среднем на 2,7 и 5,5% соответственно. Стоит отметить, что величина НВ и ПВ отражает способность почв удерживать влагу. Таким образом, орошение привело к некоторому ухудшению водно-воздушного режима.
первые 15 мин скорость впитывания воды на орошаемом участке была равна 4,57 мм/мин, а на неорошаемом - 4,81 мм/мин. В среднем за 6 ч наблюдений инфильтрационная скорость составила 1,9 и 2,0 мм/мин соответственно. По шкале Качин-ского такие почвы можно отности к категории с наилучшей водопроницаемостью.
Содержание гумуса в орошаемых почвах и режим питания в значительной степени зависят от культуры
воды. При высоком уровне хозяйствования, внесении органических удобрений, включении звена трав в овощные севообороты и соблюдении режима полива содержание гумуса остается стабильным или немного увеличивается [16, 17]. В то же время под влиянием орошения возрастает подвижность гумусовых веществ, миграция по профилю и вынос за его пределы [18, 19].
В наших исследованиях орошение снизило содержание гумуса в слое 0-40 см с 8,12 до 7,53% (табл. 5). Вместе с тем в этой почве наблюдается повышение гумусированности горизонтов АВ и ВС, вплоть до почвоо-бразующей породы. Так, если в слое 50-60 и 100-110 см неорошаемой почвы содержание гумуса составляло 0,75 и 0,22%, то в соответствующих горизонтах орошаемой почвы оно увеличилось до 1,52 и 0,47% соответственно. Кроме того, в верхнем слое (0-40 см) почвы отмечено уменьшение содержания фосфора и калия при орошении соответственно на 24,8 и 18,41 мг/кг.
В практике орошения одна из главных причин снижения продуктивности почв - ее засоление.
Исследование состава водной вытяжки показало, что как неорошаемые, так и орошаемые почвы засолены по содовому и хлоридно-сульфатно-карбонатномутипу. В обоих вариантах опыта величина сухого остатка во всех изучаемых горизонтах почвы не превышала 0,1%. Однако содержание токсичных солей на орошаемом участке в горизонте 5-20 см составило 0,052%, а в слое 59-76 см - 0,058%, что позволяет отнести эту почву к категории слабой степени содового засоления. Почвы богарного участка не засолены. На участке с естественным увлажнением наибольшее содержание легкорастворимых солей (0,085%) наблюдается в дернине, а на орошаемом участке (0,071%) - в переходном горизонте АВ (табл. 6). Дождевание привело к росту величины рН, по сравнению с богарой, по всему почвенному профилю. Причем
земледелия и качества поливной
5 . Содержание гумуса и питательных элементов (слой 0-40 см)
Вариант Гумус, % Гидролитическая кислотность, моль/100 г Сумма поглощенных оснований, мг-экв/100 г Аммонийный азот, мкг/ кг Нитратный азот, мг/кг Фосфор, мг/кг Калий, мг/кг
Без орошения 8,12 124,0 36,5 0,299 7,6 61,9 99,04 С орошением 7,53 73,7 37,7 0,224 7,8 37,1 80,63
(О Ф
Ш, ь
Ф
д
ф
ь
Ф
М 2
О ^
Горизонт, см Единица измерения Сухой остаток СО32- НСО3- С1- Е анионов Са2+ Мд2+ Ыа+ (по разности) рН
0-5 мг-экв/100г 0,176 Неорошаемый участок 0,72 0,051 0,23 1,227 0,64 0,31 0,277
% от массы 0,085 0,005 0,044 0,002 0,013 0,013 0,0037 0,006 7,84
% 2 мг-экв 14,3 58,7 4,2 22,8 52,1 25,3 22,5
5-20 мг-экв/100г - 0,8 0,045 0,2 1,045 0,46 0,54 0,045
% от массы 0,05 - 0,0428 0,002 0,0036 0,003 0,007 0,001 7,67
% 2 мг-экв - 76,6 4,3 19,1 44,0 51,7 4,3
20-40 мг-экв/100г - 0,18 0,082 0,16 0,672 0,24 0,28 0,152
% от массы 0,041 - 0,029 0,001 0,0077 0,005 0,003 0,003 7,6
% 2 мг-экв - 71,4 4,8 23,8 35,7 41,7 27,6
38-59 мг-экв/100г 0,24 0,32 0,026 0,12 0,705 0,26 0,14 0,305
% от массы 0,045 0,0072 0,019 0,001 0,006 0,005 0,007 0,007 7,31
% 2 мг-экв 34,0 45,4 3,6 17,0 36,9 19,9 43,2
60-80 мг-экв/100г 0,16 0,4 0,032 0,16 0,752 0,26 0,44 0,052
% от массы 0,038 0,005 0,0244 0,001 0,008 0,005 0,0053 0,002 7,21
% 2 мг-экв 21,3 53,2 4,3 21,2 34,6 58,5 5,9
80-100 мг-экв/100г - 0,48 0,032 0,12 0,632 0,16 0,14 0,332
% от массы 0,041 - 0,029 0,001 0,006 0,003 0,007 0,0076 7,39
% 2 мг-экв - 75,9 5,1 19 25,3 22,2 52,5
104-119 мг-экв/100г 0,416 0,4 0,032 0,2 1,048 0,5 0,5 0,048
% от массы 0,036 0,013 0,0244 0,001 0,0096 0,01 0,006 0,001 7,5
% 2 мг-экв 39,7 38,2 3,1 19 47,7 47,7 4,6
Орошаемый участок
0-5 мг-экв/100г - 0,88 0,045 0,2 1,125 0,78 0,26 0,065
% от массы 0,069 - 0,054 0,0016 0,0096 0,016 0,003 0,002 8,01
% 2 мг-экв - 78,2 4,0 17,8 39,3 23,1 7,6
5-20 мг-экв/100г 0,39 0,64 0,032 0,16 1,152 0,34 0,34 0,472
% от массы 0,067 0,009 0,039 0,0011 0,0077 0,007 0,004 0,011 7,93
% 2 мг-экв 27,7 55,6 2,8 13,9 29,5 29,5 41
20-40 мг-экв/100г 0,24 0,52 0,0286 0,08 0,365 0,24 0,58 0,045
% от массы 0,041 0,007 0,032 0,0009 0,0038 0,005 0,007 0,001 7,8
% 2 мг-экв 27,7 60,1 3,0 9,2 27,7 67,1 5,2
40-60 мг-экв/100г - 0,54 0,032 0,16 0,832 0,28 0,17 0,382
% от массы 0,049 0,039 0,0011 0,0077 0,006 0,002 0,009 7,37
% 2 мг-экв 76,9 3,9 19,2 33,7 20,4 45,9
59-76 мг-экв/100г 0,08 0,88 0,051 0,16 1,251 0,44 0,3 0,511
% от массы 0,071 0,002 0,059 0,002 0,008 0,009 0,004 0,012 7,25
% 2 мг-экв 6,9 70,3 4,1 19,2 35,2 24 40,8
80-100 мг-экв/100г - 0,64 0,04 0,28 0,977 0,4 0,57 0,007
% от массы 0,036 0,039 0,002 0,013 0,008 0,007 0,0002 7,93
% 2 мг-экв 65,5 5,9 28,6 40,9 53,3 0,8
109-122 мг-экв/100г 0,304 0,82 0,032 0,2 0,856 0,5 0,35 0,006
% от массы 0,036 0,004 0,019 0,0011 0,0096 0,01 0,004 0,0001 7,95
% 2 мг-экв 35,5 37,4 3,7 23,4 68,4 40,9 0,7
наибольшая разница (0,45-0,54) отмечена в иллювиальном горизонте и материнской породе. В водной вытяжке почвы изучаемых вариантов в составе анионов преобладал НСО3-, катионов - Са2+и Мд2+, а при содовом типе засоления - Na+.
Расчет состава гипотетических водорастворимых солей позволил определить, что в длительно орошаемой почве преобладает гидрокарбонат кальция (0,019-0,036%), не токсичный для сельскохозяйственных культур. Токсичные соли представлены в основном гидрокарбонатами и карбонатами натрия и магния (0,007-0,024%). На богаре преобладают такие же токсичные ■я и нетоксичные соли. Среднее со-о держание токсичных солей по всему изучаемому профилю на орошаемом ^ и неорошаемом участке мало отли-о чается и составляет соответственно | 0,0037 и 0,0039%.
Как известно, основными источни-® ками поступления солей в почву могут 5 быть оросительные и грунтовые воды $ повышенной минерализации [20].
Уровень грунтовых вод на опытном участке в летний период изменялся в диапазоне 5-6 м, а их минерализация не превышала 0,5 г/л. Следовательно, засоление изучаемого профиля почвы за счет капиллярного подтока влаги от зеркала грунтовых вод маловероятно.
Рассмотрим возможность засоления в ходе орошения. По нашим расчетам, в почву с поливной водой ежегодно поступает в среднем около 0,45 т/га солей. Поливная норма при вегетационных поливах многолетних трав должна обеспечить увлажнение корнеобитаемого слоя почвы (0-60 см) массой около 6500 т/га. Таким образом, за 10 лет содержание солей в почве в этом слое могло возрасти на 0,07%. Величина сухого остатка по результатам водной вытяжки на неорошаемом участке в среднем по всему почвенному профилю составила 0,048%, а на орошаемом - 0,053% (прирост 0,005%). Оставшаяся часть (0,065%) поступивших с поливной водой солей, на наш взгляд,
была вынесена прибавкой урожая многолетних трав орошаемого участка. Вероятно также, что в условиях периодически промывного водного режима соли вымывались из верхних горизонтов почвы, что подтверждается повышением их концентрации в горизонте АВ. Вместе с тем периодическое смачивание иллювиального горизонта, содержащего карбонаты и сульфаты кальция, способствовало мобилизации гипса и возрастанию концентрации сульфат-иона в составе водной вытяжки с 0,006 до 0,013%.
Длительное возделывание (более 5-6 лет) костреца безостого на орошаемых землях привело к снижению урожайности и ухудшению питательной ценности корма. Так, за первые 5 лет пользования орошаемым травостоем (2001-2005 гг.) урожайность культуры составила 6,67 т/га, а прибавка от применения орошения -1,21 т/га сена. В последующие 5 лет (2006-2010 гг.) урожайность упала до 3,91 т/га, эффект орошения - до 0,98 т/га сена.
