CC BY
14ЭРОЗИЯ ПОЧВ
УДК 631.459
Мирзакеев Э.К., Сапаров А.С.
ЭРОЗИЯ ОРОШАЕМЫХ ТЕМНО- КАШТАНОВЫХ ПОЧВ ПРЕДГОРНОЙ РАВНИНЫ ЗАИЛИЙСКОГО АЛАТАУ ПРИ ДОЖДЕВАНИИ ОВОЩНЫХ КУЛЬТУР
Казахский научно-исследовательский институт почвоведения и агрохимии им. У.У. Успанова, 050060 Алматы, проспект аль-Фараби 75 В, Казахстан Аннотация: Изложены результаты изучения ирригационной эрозии на орошаемых землях предгорнои зоны Заилииского Алатау при дождевании. Дана оценка водопрочно-сти агрегатов, установлены качественные показатели изменения физических и химических своиств почв при орошении.
Ключевые слова: эрозия почв, дождевание, скорость падения капель, мощность осадков, водопрочность агрегатов.
ВВЕДЕНИЕ
Научно обоснованное решение вопросов высокопроизводительного использования эродированных орошаемых земель, совершенствование приемов и методов борьбы с ирригацион-нои эрозиеи почв заключается в глубоком и всестороннем изучении состава, своиств и признаков эродированных почв.
До недавнего времени было распространено мнение, что при поливе дождеванием не происходит ирригационная эрозия, Такое мнение можно было объяснить тем, что дождевание в широких масштабах внедрялось главным образом на посевах лугопастбищ-ных трав, высокая устоичивость которых к эрозии общеизвестна. Воздеи-ствие же на почву капель дождя вообще не воспринималось как основнои фактор возникновения эрозии.
В настоящее время ударному воз-деиствию дождевых капель на почву придается большое значение, однако воздеиствие их на почвенныи покров еще недостаточно изучено.
Практика орошаемого земледелия в предгорьях Заилииского Алатау свидетельствует о том, что поливы дождеванием обычно сопровождаются поверхностным стоком оросительнои воды. Сток приводит к негативным явлением, резко снижающим эффективность дождевания как способа полива
сельскохозяиственных культур. Во-первых, происходит плоскостная, а в отдельных случаях и струичатая ирригационная эрозия почвы, ухудшение химических и физических своиств почвы и снижение ее плодородия. Исследования проведенные на орошаемых землях региона показали, что поливы могут вызывать смыв почвы порядка 3-5 т/га. Во-вторых, наблюдается неравномерное увлажнение почвы на площади полива (недоувлажнение повышенных элементов микрорельефа и переувлажнение пониженных), что может отражаться на урожаиности орошаемых сельскохозяиственных культур. Очаговая инфильтрация поливнои воды в понижениях микрорельефа может вызвать засоление почвы и ее заболачивание.
ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ
Проблемы охраны орошаемых почв от эрозии становятся все более актуальными. Водная эрозия, по-прежнему, является одним из основных факторов деградации почв. Ирригационная эрозия является однои из форм проявления воднои эрозии и распространена она практически во всех раио-нах орошаемого земледелия юга и юго-востока Казахстана.
Под воздеиствием ирригационного смыва в почвенном профиле эродированных почв происходит сокращение мощности гумусовых горизонтов, поте-
ря элементов питания растений, снижение запасов продуктивнои влаги и питательных веществ, ухудшение водно-физических, агрохимических и биологических своиств почв. В результате смыва почвы ежегодно теряют плодо-родныи слои земли и значительную часть урожая (20-30 %).
Практика орошаемого земледелия показывает, что ирригационная эрозия почв значительно распространена на предгорнои равнине Заилии-ского Алатау. Изучение ирригационнои эрозии проводилось на темно-каштановых почвах (стационар Казахского НИИ картофелеводства и овощеводства). Исследования выполнены путем экспедиционных, стационарных (на опытных и ключевых участках орошаемого поля) и лабораторных исследовании, проводимых в соответствии с принятыми методиками.
Проведен анализ процессов эрозии орошаемых земель с учетом осо-бенностеи взаимодеиствия падающих капель оросительнои воды с почвои. Количественно охарактеризована про-тивоэрозионная стоикость темно-каштановых почв. Выявлен механизм проявления ирригационнои эрозии в связи с генетическими своиствами орошаемых почв, рельефа и дождевания.
Для изучения изменения водо-прочности агрегатов по элементам склона в верхнеи, среднеи и нижнеи частях орошаемого поля отбирались образцы с глубин 0-10, 10-20 и 20-30 см до и после поливов. Водопрочность агрегатов определялась по методике Н. И. Саввинова.
Разработанные диагностические показатели смытых темно-каштановых орошаемых почв могут использоваться при проведении почвенно-эрозионных исследовании орошаемых земель, а также при проектировании почвозащитных оросительных систем.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЯ
В целях предупреждения разрушения почвеннои структуры необходимо
количественно оценить изменение водо-прочности почвеннои структуры при поливе с учетом ее изменения в зависимости от энергетических характеристик искусственного дождя.
При расчетах, связанных с оценкои воздеиствия капель дождя на поверхность почвы, используются данные о скорости их падения (м/с). Ее определение можно сделать по формуле В. Сластихина [1]:
= 13^ где: d - диаметр капли, см.
Эта зависимость послужила осно-вои для определения мощности дождя. Характеристика энергетического воздеи-ствия дождя на почву, учитывающая работу капель, приходящихся на 1 м2 поверхности, описывается уравнением Г И. Швебса [2 ]:
Mi = 8,35-10 -7 1д V 2 (2)
где: Mi - удельная мощность дождя, Вт/м2; i д - интенсивность дождя, мм/мин; V - скорость падения капли, м/с.
Процесс воздеиствия дождевых капель на почвенные агрегаты имеет дина-мическии характер. Следовательно, при оценке энергетического воздеиствия капель необходимо учитывать размеры капель. Кроме того, влияние дождя на разрушение почвеннои структуры заключается также в различнои скорости увлажнения почвенных агрегатов, слагающих верхнии слои почвы. При интенсивном поступлении воды происходит резкое неравномерное набухание поверхностных слоев почвенных агрегатов, защемление почвенного воздуха внутри них, что вызывает снижение прочности агрегатов и их разрушение.
Среди почвенных показателеи непосредственное влияние на потенциальную опасность ирригационнои эрозии при дождевании оказывает проти-
воэрозионная стоикость почвы (таблица 1). Интенсивность ирригаци-оннои эрозии зависит главным образом от соотношения эродирующего воздеи-ствия падающих капель и способности почвы сопротивляться этому воздеи-ствию, то есть ее противоэрозионнои стоикости.
В результате многолетнего орошения предгорных темно-каштановых почв Алматинскои области содержание водопрочных агрегатов более 0,25мм в слое 0-10 см снижается с 84,8 % в не-смытом (целине) до 35,02 % в смытом аналоге, а содержание агрегатов >1мм соответственно - с 63,51 % до 2,69 %.
Таблица 1 - Изменение содержания водопрочных агрегатов при дождевании, %
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
Ср.часть 63,51 21,28 84,8 39,9 39,9 78,9
Опытное поле
До полива 0 м 2,69 32,33 35,02 1,14 23,57 24,71
40 м 1,34 24,34 25,68 2,03 19,59 21,62
80 м 2,58 17,11 19,69 1,38 16,63 18,01
После полива 0 м 1,02 18,33 19,35 0,73 10,47 11,12
40 м 0,97 10,99 11,96 0,99 11,00 11,99
80 м 0,79 10,75 11,54 1,04 11,54 12,58
Установлена зависимость влия- содержание водопрочных агрегатов ния мощности искусственного дождя (таблица 2). на различном расстоянии от насадки на
Таблица 2 - Изменение содержания водопрочных агрегатов от мощности дождя
Мощность дождя, Вт/м2 Место отбора проб на различном расстоянии от насадки, м Глубина 0-10 см
>1,0 мм 0,25-1,0 мм >0,25 мм
3,38-10~7 0,5 м 2,03 0,73 25,5 18,33 27,53 19,06
505,040-7 2,0 м 2,58 0,79 17,11 10,75 19,69 11,54
Примечание: числитель - процентное содержание водопрочных агрегатов до полива; знаменатель - после полива.
Установлено, что чем больше мощность искусственного дождя, тем ниже процентное содержание водопрочных агрегатов более 0,25 мм. Это
объясняется укрупнением капель дождя по мере удаления от насадки дождевателя, и тем самым увеличением мощности его на почвенную поверхность.
По характеру изменения водо-прочности структуры почв при мелкодисперсном дождевании можно судить о динамике физических своиств почвы и ее водопроницаемости. С увеличением интенсивности дождя водопрочные агрегаты более 0,25 мм разрушаются, основным фактором, влияющим на уменьшение водопрочности структуры, является адсорбированньш воздух, ко-торыи при высокои интенсивности смачивания разрывает агрегаты, а капли дождя в результате механического воздеиствия диспергируют их на отдельные механические элементы. Пыль и ил выносятся со сформировавшим стоком, а более крупные механические частицы оседают и кольматируют деи-ствующую порозность почвы. Создается экран, которыи в несколько раз снижает инфильтрацию воды в почву и способствует образованию поверхностного стока.
Результаты определения водо-прочности агрегатов свидетельствуют, что орошаемые темно-каштановые почвы имеют очень низкую водопроч-ность. Поэтому структурное состояние почв по наличию водопрочных агрегатов крупнее 0,25 мм во всех исследованных образцах пахотного горизонта оценивается как неудовлетворительное и плохое.
Постоянныи смыв и отложение твердого стока на орошаемых полях региона в течение вегетационного периода может оказать влияние на грану-лометрическии состав эродируемои почвы. Под влиянием ирригационнои эрозии меняется гранулометрическии состав почвы в различных частях орошаемого поля.
Гранулометрическии состав тем-но-каштановои почвы представлен в основном крупнопылеватои фракциеи, что характерно для темно-каштановых почв Заилииского Алатау, формирующихся на лессах и лессовидных суглинках. Выявлено, что на гранулометриче-
скии состав эродированных орошаемых темно-каштановых почв большое влияние оказывают литологические особенности почвообразующих пород. Пахот-ныи слои данных почв состоит из остатков горизонтов А и АВ и к нему примешан иллювиальныи горизонт В, характеризующиися максимальным содержанием илистых частиц и поэтому гранулометрическии состав пахотного слоя утяжеляется (таблица 3). По-стоянныи смыв и отложение твердого стока на орошаемом поле в течении многих лет оказывает существенное влияние на гранулометрическии состав эродированнои темно-каштановои почвы. Под влиянием ирригационнои эрозии меняется гранулометрическии состав почвы в различных частях орошаемого поля.
В таблице 3 приведены данные изменения отдельных фракции в процентном соотношении. Так, наблюдается увеличение илистых фракции на 7,8 -7,9 % и фракции пыли на 15,7 -19,0 %. Так, если на неэродированных почвах содержание мелкои пыли в горизонте 0-10 см составляет 13,2 %, то физиче-скои глины 34,6 %. Наличие значительного количества крупнопылеватых частиц (33,41-34,94 %) свидетельствует о слабои противоэрозионнои стоикости орошаемых темно-каштановых почв.
Падающие с высоты 2 м капли размером 10-15 мм обладают большои кинетическои энергиеи. Они в результате механического воздеиствия на агрегаты разрывают их диспергируя на отдельные механические элементы. Капли, падая на почвенную поверхность, взмучивают пахотныи слои, поэтому илистые частицы выносятся сформированным поверхностным стоком.
Более крупные частицы поток не в состоянии перемещать, и они оседая, кольматируют порозность почв. Так, если до полива доля физическои глины в слое 0-10 см составляет 44,20 % в
верхней части поля, средней - 43,76 % онных дождеваний соответственно -и нижней - 43,76 %, то после вегетаци- 38,65, 40,71 и 40,33 %.
Таблица 3 - Изменение гранулометрического состава почв при дождевании, %
Место отбора Глубина взятия образца, см Размеры фракции, мм
1,00,25 0,250,05 0,050,01 0,010,005 0,0050,001 <0,001 <0,01
Не смытая (целина) 0-10 1,6 29,54 34,25 11,17 13,24 10,20 34,61
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
Опытное поле
До полива
Верхняя часть поля 0-10 1,13 12,52 42,15 10,64 14,32 19,23 44,20
10-20 1,41 8,96 45,02 11,05 15,14 18,41 44,61
Средняя часть поля 0-10 1,21 7,58 47,44 12,27 13,50 18,00 43,76
10-20 1,08 20,35 34,78 9,82 18,00 15,96 43,78
Нижняя часть поля 0-10 1,53 9,30 45,40 11,45 14,31 18,00 43,76
10-20 1,51 8,62 47,38 11,44 12,66 18,38 42,48
После полива
Верхняя часть поля 0-10 1,50 17,94 41,90 10,17 15,05 13,41 38,65
10-20 1,26 38,10 26,86 7,32 12,62 13,84 33,78
Средняя часть поля 0-10 0,51 6,67 52,10 10,99 16,69 13,02 40,71
10-20 1,38 9,Ю76 45,24 11,41 17,93 14,26 43,61
Нижняя часть поля 0-10 1,08 18,25 40,33 12,22 16,29 11,81 40,33
10-20 0,79 5,11 45,62 18,74 17,92 11,81 48,47
Результаты наших исследовании, приведенные ниже, подтвердили данные многих ученых о том, что ирригационная эрозия вызывает заметное изменение в содержании питательных веществ почвы (таблица 4).
За вегетационныи период овощные культуры усваивают из почвы большое количество питательных элементов. Почвы, используемые в системе земледелия, отличаются от целинных аналогов.
Время отбора Место отбора Глуби -на, см Гумус, % Вало-вои азот, % Гидро-лизуем ыи азот, мг/кг Поглощенные основания мг-экв на 100 г Подвижные формы, мг/ кг
Са Mg Р2О5 К2О
Целина
Ср.час ть 0-10 3,8 0,22 47,6 23,0 1,8 10,0 376,5
20-30 2,5 0,15 30,8 15,3 4,3 6,0 252,9
30-40 1,4 0,11 30,8 15,3 3,7 7,0 393,4
Таблица 4 - Изменение химических своиств почв при дождевании
Продолжение таблицы - 4
До полива
Начало поля 0-10 2,10 0,140 39,2 14,25 1,00 45 270
10-20 2,02 0,126 36,4 14,50 1,50 48 270
20-30 2,05 0,112 42,0 14,0 1,5 52 250
Середина поля 0-10 2,15 0,156 44,8 15,25 1,75 45 270
10-20 2,00 0,140 42,0 14,75 2,00 34 270
20-30 2,22 0,126 47,6 15,00 2,25 34 270
Конец поля 0-10 2,25 0,154 39,2 15,5 1,5 73 500
10-20 2,22 0,154 47,6 15,25 1,75 73 490
20-30 2,01 0,154 45,4 15,75 1,75 73 510
Начало поля 0-10 1,90 0,112 39,2 13,54 1,97 40 336
10-20 1,90 0,126 44,3 14,4 1,97 44 280
20-30 1,84 0,112 39,2 13,79 1,72 45 308
Середина поля 0-10 2,08 0,124 42,0 13,30 2,22 40 336
10-20 1,90 0,123 42,0 14,04 1,48 43 308
20-30 2,15 0,112 33,6 13,79 1,72 44 336
Конец поля 0-10 2,02 0,140 36,4 14,04 1,48 44 364
10-20 2,20 0,154 53,2 13,54 1,97 46 336
20-30 2,04 0,140 47,6 13,54 1,97 42 392
После веге-та-цион-ного периода
Темно-каштановые почвы целинного участка в верхнем слое содержат 3,8 % гумуса, по профилю отмечается резкое убывание гумуса с глубинои. Темно- каштановая почва опытного поля содержит гумуса почти в 2 раза меньше.
После полива дожеванием, происходит незначительное изменение в содержании гумуса, общего азота и других элементов питания. В результате механического воздеиствия капель на почву происходит эрозия разбрызгивания, одновременно с формированным стоком следует транспортирование продуктов смыва и разбрызганных илистых частиц.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ При мелкодисперсном дождевании можно судить о динамике изменения водопрочности агрегатов более
0,25 мм. Водопрочные агрегаты более 0,25 мм разрушаются, основным фактором, влияющим на уменьшение водо-прочности структуры, является адсор-бированныи воздух, которыи при высо-кои интенсивности смачивания разрывает агрегаты. Ил выносятся со сформировавшим стоком, а более крупные механические частицы оседают и коль-матируют деиствующую порозность почв. Создается экран, которыи в несколько раз снижает инфильтрацию воды в почву и способствует образованию поверхностного стока.
Из изложенного выше можно сказать, что данные почвы подвержены в различнои степени эрозионным процессам. Поэтому необходимы разработки противоэрозионнои и водосбере-гающеи технологии полива.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1 Сластихин В.В. Методика исследования эрозии почв, вызываемои интенсивными осадками // Современные аспекты изучения эрозионных процессов. -Новосибирск: Наука, 1980. - С. 28-32.
2 Швебс Г. И. Теоретические основы эрозиоведения. - Киев - Одесса: Вища школа, 1981. - 222 с.
TYfflH
Мирзакеев Э.К., Сапаров А.С.
кекешс дакылдарын жацбырлатып cyapfah кезде 1ле алатауыныц тау
ЕТЕГ1НДЕГ1 ЖАЗЫKТЫKТАFЫ СУАРМАЛЫ ОТЦПРТ КАРА КОЦЫР
ТОПЫРАКТАРДЫЦ ЭРОЗИЯСЫ 9.О. Оспанов атындагы К,азак, топырацтану жэне агрохимия гылыми-зерттеу институты, 050060 Алматы, эл-Фараби дацгылы, 75в, Цазацстан Жацбырлатып суарган кезде 1ле Алатауыныц тау етеп аймагындагы суармалы жерлердегi суару эрозиясын зерттеу нэтйжелерi мазмундалган. Агрегаттардыц сура тeзiмдiлiriне бага берiлген, суарган кезде топырак;тыц физикалы; жэне химиялы; ;асиеттершщ eзгеруiнiц сапалы; кeрсеткiштерi аньщталды.
TyuiMdi свздер: топырак; эрозиясы, жацбырлату, тамшыньщ кулау жылдамдыгы, жауын -шашынныц мелшер^ агрегаттардыц сура тeзiмдiлiгi.
SUMMARY
Mirzakeev E.K., Saparov A.S.
EROSION IRRIGATED DARK CHESTNUT SOILS OF THE PIEDMONT PLAIN TRANS-ILI ALATAU AT SPRINKLING VEGETABLE CROPS Kazakh Reseach Institute of Soil Science and Agricultural Chemistry after U.U.Uspanov, 050060 Almaty, 75 Val-Farabi avenue, Kazakhatan The results about study of irrigation erosion (during sprinkling) on irrigated soils in foothill zone of the Ili Alatau are presented in the paper.
As well as are given an estimation of water-stable aggregates, additionally, were set qualitative parameters of changes in the physical and chemical properties of soils under irrigation.
Key words: soil erosion, sprinkler, fall rate of drops, precipitation capacity, water-stable aggregates.
