CC BY
13ЭРОЗИЯ почв
УДК 631.459
ЭРОЗИОННЫЕ ПРОЦЕССЫ ПРЕДГОРНЫХ ОРОШАЕМЫХ ТЕМНО-КАШТАНОВЫХ ПОЧВ ЗАИЛИЙСКОГО АЛАТАУ Э.К. Мирзакеев1, А. Сапаров1, Т.М. Шарыпова1, Т.Е. Айтбаев2
1Казахский НИИ почвоведения и агрохимии им. У У. Успанова, 050060, Алматы, алъ-Фараби 75в, Казахский научно-исследовательский институт картофелеводства и овощеводства, [email protected]
Изложены результаты изучения ирригационной эрозии на орошаемых землях предгорной зоны Заилийского Алатау. Дана оценка водопрочности агрегатов, установлены качественные показатели изменения физических и химических свойств почв при орошении.
ВВЕДЕНИЕ
В предгорной зоне Заилийского Алатау на больших площадях орошаемых земель наблюдается ирригационная эрозия. Рассматривая вопрос о потенциальной опасности эрозии почв при поливе сельскохозяйственных культур по бороздам, следует отметить, что роль климатического фактора выполняют здесь элементы технологии полива (расход воды, длительность полива, уклон борозды].
К числу важнейших почвенных показателей непосредственное влияние на потенциальную опасность ирригационной эрозии оказывает противоэрозион-ная стойкость почвы. Такие показатели, как генетический тип почвы, гранулометрический состав, степень смытости, оказывают косвенное воздействие через указанный показатель. Фактор растительности при оценке потенциальной опасности эрозии почв при поливе сельскохозяйственных культур по бороздам нет необходимости учитывать, так как в этом случае растения не оказывают какого-либо почвозащитного действия. Интенсивность ирригационной эрозии зависит главным образом от соотношения эродирующего воздействия потока и способности почвы сопротивляться этому воздействию, то есть от ее противоэрозион-нойстойкости.
ОБЪЕКТ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
Практика орошаемого земледелия показывает, что ирригационная эрозия
почв значительно распространена на предгорной равнине Заилийского Алатау. Изучение ирригационной эрозии проводилось на поливных землях Казахского НИИ картофелеводства и овощеводства. Исследования выполнены путем экспедиционных, стационарных (на опытных и ключевых участках орошаемого поля] и лабораторных исследований, проводимых в соответствии с принятыми методиками.
Интенсивность выноса почвенных частиц при поливе по бороздам учитывался путем отбора пробы воды на мутность. Мутность воды определялась по пробам, отбираемым в конце борозды, через 5,15, 30, 60, 120, 240, 1440 мин. Наносы отфильтровывали, высушивали и взвешивали. По объему воды, ушедшей в сброс и средневзвешенной величине твердого стока определяли количество почвы, вынесенной за пределы орошаемого поля.
Расход воды учитывали в течение всего опыта с помощью треугольных водосливов в головной и концевой частях борозды.
В продуктах смыва определялись: гранулометрический состав методом пипетки с предварительной обработкой пиро-фосфатом натрия (модификация Грабаро-ва]; водопрочность структуры по методике Н. И. Савинова, гумус по методу И. В. Тюрина, общий азот - по Къельдалю, подвижный фосфор - по Мачигину в модифи-
кации Грабарова с последующим определением на ФЭК-56 М; подвижный калий -по Мачигину в модификации Грабарова с последующим определением на пламенном фотометре РЬАРНО 4 (1981]; поглощенные основания (Са, М§] - трилономет-рическим методом.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
В результате почвенно-эрозионного обследования этих земель выявлены средне* и сильносмытые почвы. Средне- и сильносмытые темно-каштановые почвы как правило, не имеют горизонта А, ибо по мере ирригационного смыва его в распашку вовлекаются нижележащие горизонты, и пахотный слой представляет собой смесь горизонтов Аи В.
Результаты позволили установить, что изменение гранулометрического состава средне- и сильносмытых почв, пахотным слоем которых служит смесь неоднородных по гранулометрическому составу горизонтов, обусловливается дифференциацией почвенного профиля. Поэтому под воздействием эрозионных процессов происходит утяжеление механического состава пахотного слоя. В процессе орошения в верхнем слое почвы (0-10 см] снижается фракция мелкой пыли с 19,0 до 10,36 % и увеличивается фракция физической глины - с 36,2 до 50,3 %. Наличие значительного количества крупно-пылеватых частиц (34,5-45,9 %] свидетельствует о слабой противоэрозионной устойчивости темно-каштановых почв.
Таким образом, изменение гранулометрического состава пахотного слоя средне- и сильносмытых почв может служить диагностическим признаком степени смытости почвенного профиля.
Водопрочность почвенной структуры, как и многие другие свойства почвы, динамична и изменяется в пространстве и во времени. Пространственная и временная изменчивость этого важного сво-
йства почвы обусловлена не только природной обстановкой, но применением мероприятий по окультуриванию и повышению плодородия почвы, специальных способов обработки, приемов мелиорации, наличием эрозионных процессов. Существенным фактором динамики водопрочности пахотного слоя почвы является орошение. В зависимости от изменения водопрочности структуры почвы меняется водный, воздушный режим, устойчивость почвы размывающему действию водного потока при бороздковом способе полива. Поэтому поливы должны проводиться без разрушения почвенной структуры. В развитии эрозионных процессов большую роль играет противоэрозионная устойчивость орошаемых почв (таблица 1].
В результате многолетнего орошения предгорных темно-каштановых почв Алматинской области содержание водопрочных агрегатов более 0,25 мм в слое 010 см снижается с 84,8 % в несмытом (целине] до 49,1-55,4 % в смытых аналогах, а содержание агрегатов >1,0 мм соответственно - с 63,51 % до 2,9-3,2 %.
При бороздковом способе полива агрегатный состав поверхностного слоя почвы претерпевает существенные изменения. Наблюдениями установлено, что после полива количество водопрочных агрегатов по длине борозды уменьшается. До полива содержание водопрочных агрегатов (более 0,25 мм] в слое 0-10 см составляют: в начале борозды (0 м] 49,1, в середине (40 м] - 50,4 и в конце (80 м] -55,4 %, то после полива расходом 1,2 л/с -соответственно - 38,6, 23,4 и 34,0 %. Исследования показали, что при поливе происходят значительные разрушения почвенных агрегатов и транспортировка их по длине поливной борозды.
Результаты свидетельствуют, что орошаемые темно-каштановые почвы имеют очень низкую водопрочность. Поэтому
Таблица 1 - Содержание водопрочных агрегатов в староорошаемой темно-каштановой почве
Время определения Место отбора проб по длине борозды Глубина, см
0-10 10-20
>1,0 мм 0,25-1,0 мм >0,25 мм >1,0 мм 0,251,0 мм >0,25 мм
Целина
63,51 21,28 84,8 39,9 39,9 78,9
Бороздковый способ полива (картофель, уклон 5
До полива 0 м 2,9 46,2 49,1 1,7 29,8 31,5
40 м 3,0 47,4 50,4 1,7 48,0 49,7
80 м 3,2 52,2 55,4 2,1 48,8 50,9
После полива, д=1,2 л/с 0 м 2Д 36,5 38,6 1,8 30,4 32,2
40 м 1,2 22,2 23,4 1,3 24,8 26,1
80 м 1,2 32,8 34,0 1,5 17,3 18,8
Капельное орошение (поле № 1, томаты]
До полива 0 м 1,0 25,8 26,8 1,1 24,8 25,9
40 м 1,5 44,2 45,7 0,9 26,8 27,7
80 м 1,3 33,2 34,5 1,3 32,4 33,7
После вегетационных поливов 0 м 1,0 21,48 21,48 0,86 23,9 24,76
40 м 0,72 40,48 41,20 0,64 26,7 27,34
80 м 1,0 21,48 22,48 0,86 31,9 32,76
Капельное орошение (поле №2, свекла]
До полива 0 м 1,6 37,6 39,2 2,2 33,5 35,5
40 м 1,0 37,3 38,3 1,0 38,8 39,8
80 м 2,4 38,4 40,8 1,8 32,1 33,9
После вегетационных поливов 0 м 1,08 37,36 38,44 1,68 33,56 35,24
40 м 0,54 37,36 37,9 0,84 38,81 39,65
80 м 2,28 35,02 37,30 1,08 31,62 32,70
Капельное орошение (поле № 3, огурцы]
До полива 0 м 1,96 43,68 46,08 1,40 50,52 51,92
40 м 2,08 49,90 51,98 1,38 52.78 54,16
80 м. 2,78 52,56 55,05 1,48 34,88 34,88
После полива, 0 м 1,90 42,26 44,22 1,20 51,20 52,40
с (2 капельниц 1,5 л/час 40 м 1,96 48,18 50,14 1,32 50,40 51,72
80 м 2,49 51,52 51,52 1,80 33,86 35,66
структурное состояние почв по наличию водопрочных агрегатов крупнее 0,25 мм во всех исследованных образцах пахотного горизонта оценивается как неудовлетворительной и плохой.
При капельном способе полива (тыква] темно-каштановых почв характер
изменения водопрочных агрегатов почти одинаков, происходит незначительное разрушение почвенных агрегатов. Если содержание водопрочных агрегатов более 0,25 мм верхнего (0-10 см] слоя по длине орошаемого поля до полива (весна] составляют в верхней ее части 39,2, сред-
Таблица 2 - Гранулометрический состав орошаемых эродированных темно_каштановых почв, %_
Место отбора Глубина Размеры фракции, мм
взятия 1,0- 0,25- 0,05- 0,01- 0,005- 0,001 0,01
образца, 0,25 0,05 0,01 0,005 0,001
Несмытая 0-10 1,6 29,54 34,25 11,17 13,24 10,20 34,61
(целина] 10-20 1,1 31,43 34,94 9,51 12,91 10,09 32,52
20-30 нет 34,27 33,41 9,15 11,02 12,15 32,32
Бороздковый способ полива, картофел ь (до полива]
Начало 0-10 2,22 5,35 46,01 11,09 17,25 18,02 46,36
борозды,0 м 10-20 2,45 2,22 44,79 13,97 15,62 20,95 50,54
20-30 2,18 2,97 43,52 14,78 16,84 19,71 51,33
Конец 0-10 2,44 1,87 47,23 12,73 17,66 18,07 48,46
борозды, 80 м 10-20 2,61 4,93 47,26 9,45 18,5 17,25 45,20
20-30 2,20 48,88 11,1 3,7 14,8 19,32 37,82
Начало 0-10 1,61 69,96 15,65 4,12 4,54 4,12 12,78
борозды,0 м 10-20 0,78 72,82 11,97 6,18 4,13 4,12 14,47
20-30 0,23 69,63 16,52 4,54 4,96 4,12 13,62
Конец 0-10 1,15 76,61 11,94 2,47 3,3 4,53 10,3
борозды, 80 м 10-20 1,36 71,01 14,43 6,18 3,72 3,30 13,2
20-30 1,32 66,57 18,94 4,52 4,94 3,71 13,17
После вегетационного периода
Начало 0-10 2,08 68,67 17,71 1,65 6,59 3,3 11,54
борозды, 0 м 10-20 1,94 69,2 13,6 7,42 4,54 3,3 15,26
20-30 2,82 67,96 18,52 2,47 4,93 3,3 10,7
Конец 0-10 2,55 72,37 11,92 4,11 6,17 2,88 13,16
борозды, 80 м 10-20 1,77 74,79 10,69 5,35 3,7 3,7 12,75
20-30 2,86 68,75 18,92 1,65 4,94 2,88 9,47
Капельное орошение, тыква (до полива]
Верхняя 0-10 1,20 4,54 45,70 13,76 17,93 15,88 47,57
часть поля 10-20 1,36 16,42 39,07 10,58 18,32 14,25 43,15
Средняя 0-10 1,31 7,77 45,67 12,64 19,16 13,46 45,26
часть поля 10-20 1,35 52,19 14,67 4,48 13,04 14,27 31,79
Нижняя 0-10 2,01 30,84 34,18 7,73 14,65 10,58 32,96
часть поля 10-20 2,30 21,61 33,77 13,84 16,28 12,21 42,33
После вегетационного периода
Верхняя 0-10 1,12 7,17 45,24 13,86 15,08 17,53 46,47
часть поля 10-20 1,22 12,41 41,15 12,22 17,52 15,48 45,22
Средняя 0-10 1,41 39,54 21,18 7,74 17,51 12,62 37,87
часть поля 10-20 1,37 11,02 44,83 11,41 18,34 13,04 42,79
Нижняя 0-10 1,59 28,7 27,72 10,19 16,31 15,50 42,00
часть поля 10-20 1,61 14,66 46,84 10,00 17,63 19,26 46,89
ней - 38,3 и нижней - 40,8 %, то после вегетационного периода соответственно -38,44,37,9 и 37,3%.
При бороздковом поливе постоянный смыв и отложение твердого стока на орошаемом поле в течение многих лет оказывает существенное влияние на грануло-
метрический состав эродированной почвы. В различных частях орошаемого поля под влиянием ирригационной эрозии меняется гранулометрический состав почвы (таблица 2 ].
Удар капель является основной причиной отделения частиц под действием
последовательных ударов капель. Отделение частиц от почвы определяется механикой удара капель оросительной воды. Однако вскоре после начала полива капли падают уже на слой почвы, насыщенный водой, или на слой воды.
Для оценки ударного воздействия капель на почву определялся гранулометрический состав до и после полива. Гранулометрический состав темно-каштановых почв меняется по длине орошаемого поля. До полива доля физической глины в слое 0-10 см составляет 47,57 % в верхнем участке склона, среднем - 45,26 % и 32,96 % в основании склона, то после вегетационных поливов соответственно -46,47,37,87 и 42,00%.
Под действием капель, гидродинамических нагрузок мелкие фракции, полученные в результате разрушения почвенных агрегатов, перемещаются вглубь почвенного профиля, до глубины прома-чивания. Так, в слое (10-20 см] до полива содержание физической глины составляет в начале поля 43,15 %, в середине -31,79 и конце - 42,33 %, то после вегетации происходит увеличение содержания физической глины соответственно -45,22 в начале поля и 42,79 % в середине, и в конце -46,89%.
В процессе длительного орошения (более 60 лет] на полях происходит опес-чанивание темно-каштановых почв, то есть средний суглинок превратился в супесь (физическая глина составляет 11,54-15,26%].
Изменение структуры эродированных темно-каштановых почв влечет за собой изменение величин объемной и удельной массы. Объемная масса верхнего слоя почв изменяется по мере увеличения эродированное™, от 1,05 г/см3 (не-смытые] до 1,15 г/см3 (среднесмытые]. Удельная масса в слое 0-10 см в несмытой почве составила 2,56 г/см3, среднесмытой
- 2,60 г/см3. С ростом удельной и объемной массы почвы в результате эрозии уменьшается порозность. Например, несмытой темно-каштановой почве она равна 59,4 %, в сильносмытой - 50 %.
В процессе орошения в верхних наиболее плодородных горизонтов почв происходят большие изменения химических свойств почв. В несмытых темно-каштановых почвах содержится 3,8 % гумуса, слабосмытых - 3,0%, среднесмы-тых - 2,6 % и сильносмытых - 2,0 %. Запасы гумуса в 0,5м слое несмытых темно-каштановых почв составляет 136,5, слабосмытых - 106,5, среднесмытых - 94,0 и сильносмытых- 56,0 т/га.
Между содержанием и обменных оснований как в смытых, так и в несмытых почвах обнаруживается прямая связь. Уменьшение содержания гумуса обусловливает меньшую емкость обмена. Сумма поглощенных оснований (Са+М§] в верхнем слое несмытых темно-каштановых почв составляет 24,8, среднесмытых -18,9 и сильносмытых - 16,0 мг-экв на 100 г почвы. С увеличением степени смытости орошаемых почв относительно возрастает содержание поглощенного магния и снижается количество кальция.
Процесс эрозии резко ухудшает агрохимические свойства почв: снижается содержание как валовых, так и подвижных форм азота, фосфора и калия. Валового азота в несмытых почвах содержатся 0,24 %, а в сильносмытых - 0,13 %. Запасы валового азота в полуметровом слое в несмытых темно-каштановых почвах составили 2,6 т/га, а в сильносмытых -1,35т/га.
Среднее сезонное содержание нитратного азота в верхнем слое (0-10см] темно-каштановых почв за период вегетации картофеля составило в слабосмытой почве 24,0 мг/кг, среднесмытой - 20,4, сильносмытой -10,8 мг/кг, тогда как в
несмытой - 27,2 мг/кг. Как видно, в силь-носмытой почве содержание нитратов в слое 0-10 см снижается более чем в 2 раза.
Таким образом, в результате ирригационной эрозии теряется много азота. Чем сильнее смыта почва, тем меньше в ней нитратов. Средне- и сильносмытые почвы относятся к категории почв недостаточно обеспеченных азотом. В них в первую очередь должны применяться азотные удобрения.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Во время почвенного обследования массивов орошения предгорных темно-каштановых почв была проведена диагностика почв, подверженных ирригационной эрозии. В результате чего для орошаемых почв определены физические и химические свойства. Исследования показали, что при бороздковом способе поливе ирригационная эрозия возникает при ненормированной подаче воды. Однако размеры эрозии зависят от генетических свойств почвы, ее оструктуренности, уклонов и размера поливной струи. Установлено, что при данном способе поливе сельскохозяйственных культур происходит интенсивный смыв почвы, в результате чего формируется почвенно-эрози-онный комплекс, состоящий из смываемой, смываемо-аккумулятивной и аккумулятивной зоны. В почвах смываемой и смываемо-аккумулятивной зонах наблюдается увеличение содержания песчаных фракций, уменьшение количества фрак-
ции пыли и ила соответственно. В почвах зоны аккумуляции - увеличение количества пылеватых и илистых частиц.
При капельном способе полива агрегатный, гранулометрический состав поверхностного слоя темно-каштановых почв не претерпевает существенного изменения. Под действием капель, динамических нагрузок мелкие фракции, полученные в результате разрушения почвенных агрегатов, перемещаются вглубь почвенного профиля.
Под влиянием ирригационной эрозии происходит уменьшение содержания подвижных форм фосфора и калия, валовых форм фосфора и калия в смываемой зоне и увеличение их в зоне аккумуляции. С увеличением подаваемого расхода воды в борозду снижаются содержание водопрочных агрегатов в пахотном и подпахотном слое, увеличивается величина объемной массы, уменьшается содержание обменных оснований.
Из выше изложенного можно сказать, что данные почвы подвержены в различной степени водно-эрозионным процессам. Изучение эрозии почв поливныхучас-тков раскрывает качественную сторону развития этого процесса. Поэтому усилия специалистов сельского хозяйства должны быть направлены на сохранение и улучшение орошаемых земель, путем проведения комплекса противоэрозионных мероприятий, а также широко масштабного перехода на капельный способ полива.
TYHIH
Эрозия ypflici топырак; к;унарлылыгын курт азайтып, олардьщ агрохимиялык; кура-мын темендетедь Суармалы танаптардагы топырак; эрозия сын мецгеру, осы урдктщ даму-ыныц сапалы жагын ашады. Сондьщтан ауыл шаруашыльщ мамандары эрозияга к;арсы ic - шараларды кешещц турде журпзе отырып, бар куш - ж1герлерш суармалы жерлерд1 сак;-тауга жэне жацсартуга багыттаул ары тшс.
SUMMARY
Erosion process reduces the fertility of soils, worsening their agrochemical properties. Erosion recearch of soils of irrigation sites opens the qualitative party of development of this process. Therefore efforts of agricultural experts should be directed on preservation and improvement of the irrigated earths, by carrying out of a complex of antierosion actions.
