ФОРМИРОВАНИЕ ГИДРОТЕРМИЧЕСКОГО РЕЖИМА СЕРОЗЕМНЫХ ПОЧВ Текст научной статьи по специальности «Сельскохозяйственные науки»

УДК 631.95:631.6

ФОРМИРОВАНИЕ ГИДРОТЕРМИЧЕСКОГО РЕЖИМА СЕРОЗЕМНЫХ ПОЧВ

СЕЙТКАЗИЕВ АДЕУБАЙ САДАКБАЙУЛЫ

д.т.н,профессор кафедры «Мелиорация и агрономия», Казахский Национальный университет Водного хозяйства и ирригации,Тараз, Казахстан

МУСАБЕКОВКЫДЫРАЛЫ КАБЫЛУЛЫ

к.т.н., ассоцированный профессор кафедры«Мелиорация и агрономия», Казахский Национальный университет Водного хозяйства и ирригации,Тараз, Казахстан

ЕСТАЕВ КУАТ АБЕНОВИЧ

к.с-х.н., и.о. доцента кафедры«Мелиорация и агрономия», Казахский Национальный университет Водного хозяйства и ирригации,Тараз, Казахстан

ДАТАЙ ДИДАР ЭДИЛХАНУЛЫ

магистранткафедры«Мелиорация и агрономия», Казахский Национальный университет Водного хозяйства и ирригации,Тараз, Казахстан

Аннотация. В данной статье использованы климатические показатели для оценки почвенно-экологических условий и потребностей почвообразовательного процесса в различных водных режимах. Определены гидротермические коэффициенты для автоморфных и гидроморфных условий исследуемых почв. А также определены заттраты солнечной энергии на почвообразования при возделываний сельскохозяйственных культур в условиях полупустынной зоны. материалы мелиоративной оценки различной степени засоленности почв в исследовательских полях при различных технологиях орошения. Общеизвестно, что для снижения засоленности почв здесь необходимо применять комплексные агротехнические и гидротехнические мероприятия, включающие в себя эффективное промывание засоленных почв,выравнивание, рыхление и другие агротехнические мероприятия. Оценка мелиоративного состояния водозаборных угодий позволяет научно обосновать концептуальную модель продуктивности агроландшафтов,основанную на благоприятном для экологической обстановки характере норм орошения,когдарасположение грунтовых вод на различных глубинах в предгорной зоне Жамбылской области.

Ключевые слова: климатические условия, влагообеспеченность, гидротермические коэффициенты,гидротермический режим.

Введение

В настоящее время плодородие почвы представляет собой обширное понятие.

Почва, как материнский организм, использует энергию солнца, питательные вещества и элементы окружающей среды, разлагая их в результате сложных биофизико-химических процессов, обеспечивая растениям все необходимое. В связи с этим плодородие почвы -свойство почвы создавать необходимые условия для прорастания растений. В основе плодородия почвы лежит синтез органического вещества путем фотосинтеза растения, проходящего через солнечный свет.

К физическим свойствам грунтов относятся его водостойкая структура, воздухопроницаемая пористость, хорошо впитывающая и удерживающая влагу, хорошие физико-механические свойства, которые легко поддаются обработке.

К химическим и физико-химическим свойствам почв относятся: обилие черной гнили в почве, более достаточное количество питательных растениям азота, фосфора, калия и микроэлементов, удобство реакции почвенной среды, насыщенность почвопоглощающего комплекса катионом кальция, большая окислительно-восстановительная способность почвы с

ОФ "Международный научно-исследовательский центр "Endless Light in Science"

обеспечением ее воздуха, меньшее содержание или отсутствие вредных, водорастворимых солей.

К биологическим свойствам почв относятся: высокая микробиологическая активность, в основном, преобладание бактерий, а также наличие микроорганизмов-накопителей азота из воздуха, микроорганизмов, выделяющих биологически активные ферменты, насекомых-низших стадий, влияющих на структуру почвы и ее разрыхление.

Наличие гидротермического режима в течение всего вегетационного периода, т. е. необходимого обеспечения растений влагой и теплом.

Поэтому в регионах, где встречаются эти почвы, в мире давно проводятся мероприятия по улучшению реакций почвенных сред путем их размыва или химической мелиорации (гипсование, известкование).

Выше мы рассказали о почве,составляющих ее плодородия,а также проанализировали водно-физические, химические и биологические свойства почвы, остановились на ее особенностях в составе почвы, в частности,на влияния солнечной энергии на почвообразование.

Материал и метод исследования

Одним из наиболее подходящих для современных научных исследований экосистем критериев оценки почвенно-экологических условий и потребностей почвообразовательного процесса в водных режимах является гидротермический коэффициент (радиационный индекс сухости).

Гидротермический режим, отражающий тепло- и влагообеспеченность территорий, в обобщенном виде характеризуется «индексом сухости» [1-3]:

R = Ro / L * Oc, (1)

где Ro - радиационный баланс естественных условий, ккал/см2.

Преимущество этого показателя перед другими (Ку, ГТК, БКП) очевидно: во-первых, он характеризует условия тепло- и влагообеспеченности растений, т.е. биологические процессы, во-вторых, определяет в значительной степени условия формирования почвенных, гидрогеологических и геохимических условий и, в-третьих, позволяет учесть характер интенсивности антропогенной деятельности (режима орошения, структуры использования земель и др.)[1-3]:

Ry = Ry /L *(Oc + Op), (2)

где Ry - радиационный баланс при улучшении;

Ry = Ro(1 - Д)/(1 - А), (3)

где А ¡и А - альбедо, зависящее от структуры использования и степени увлажнения орошаемых земель; Ор - оросительная норма - нетто (мм).

Энергия, затрачиваемая на почвообразование [1-3]:

Qn = R / е ^ (4)

где Q - энергия, затрачиваемая на почвообразование, ккал/см2, а - коэффициент, учитывающий состояние поверхности почвы.

Интенсивность влагообмена между почвенными и грунтовыми водами [3 -4]:

g = g /(Oc + Op) = exp(-1.5* R) (5)

Основными показателями и моделями для оценки биологического круговорота на орошаемых землях являются, для почвы[1-3]:

- гидротермический режим радиационный «индекс сухости»

R =R / L(Oc + Op + W + g) ,(6)

включающий водный (величины Oc, Op, W, g) и тепловой (R) режимы;

- энергия, затрачиваемая на почвообразование (Q), которая непосредственно связана с гидротермическим режимом (R) и с характером использования орошаемых земель (Ор); изменение баланса гумуса; солевой режим и баланс корнеобитаемого слоя почвы на основе балансовых и

дифференциальных уравнений движения солей и ионно-обменной сорбции катионов;изменение питательного режима в почвах на основе внутритонального распределения агрохимических свойств почв в зависимости от гидротермического режима (К), для растений:

- биологическая продуктивность почв, которая при оптимальных значениях питательного и солевого режимов связана с гидротермическим режимом и структурой использования орошаемых земель;

Для оценки роли климата в формировании почв наиболее подходящим является показатель гидротермического режима, отражающий соотношение тепла и влаги в природных условиях [2-4]:

К = для автоморфных условий (7)

Я = —-—-для гидроморфных условий (8)

где: К - показатель гидротермического режима; Я - радиационный баланс, кДж/см2 в год; Ос - сумма атмосферных осадков, см; Ег - испарение с поверхности грунтовых вод, см; Ь

- скрытая теплота парообразования, кДж/см3 в год.

Величины водообмена между почвенными и грунтовыми водами, а также испарения определяются в зависимости от К [3-4]:

За = ехр (-Я) ^ (9)

Е = 1-9, (11)

где да и де - влагообмен в автоморфных и гидроморфных условиях, доли от суммы осадков; Е - испарение, доли от суммы осадков; А=А/А$, А - глубина залегания грунтовых вод,м; А 0 - глубина грунтовых вод, при которых испарение с их поверхности равно

0, м.

Результаты и обсуждения

Температура почвы, и растений зависит от количества солнечной радиации, которая попадает на данную площадь, поглощается земной поверхностью или посевами. Часть суммарной радиации отражается в атмосферу (К). Остаточная кратковолновая радиация (Вк=0

- К) вызывает тепловой эффект, в целом за вегетацию и накапливая определенную сумму температур.

Полученные результаты затрат солнечной энергии на почвообразование при возделываний сельскохозяйственных культур приведены в таблице 1.

Таблица 1.Определение затраты солнечной энергии на почвообразования при возделываний сельскохозяйственных культур.______

Культуры О о о Л О о, -t-t W IN s о « и РТ < © о! Оросительные нормы, Ор,мм Осадки Ос, мм; Ор+Ос,мм с О £ II с* R=R/(Pp +Ос) Тепловой поток Qтi кДж/см2 ьо /с0 н и а v <и м ю о о U а ч 03 и ьо р к U <и м ю о о U а ч 03

Люцерна 3400 171 750 250 1000 2,74 0,68 87 0,50 0,42

Ячмень 1100 95 350 120 470 3,23 0,81 42 0,44 0,34

Озимая пщеница 1500 105 370 160 530 2,72 0,82 48 0,44 0,34

Кукуруза на силос 2200 132 430 200 630 2,64 0,84 57 0,43 0,33

Кукуруза на зерно 2800 151 400 220 620 2,75 0,97 57 0,38 0,26

Сахарная свекла 3200 165 700 240 940 2,75 0,70 83 0,50 0,46

Овощи 2100 128 450 210 660 2,44 0,78 59 0,46 0,42

Почва является основным средством и веществом сельскохозяйственного производства. Важнейшим свойством почвы является ее плодородие, т.е. способность одновременно обеспечивать растениям необходимые условия для роста и развития.Плодородие почвы зависит не только от ее свойств, но и от выращиваемой в ней культуры, уровня агротехники, климата региона и др.

Наиболее важным показателем, при определении водно-физических свойств почвы, является влажность, так как мы можем наблюдать, насколько хорошо почвенный состав может поддерживать влагу.Как известно,в составе почвы,помимо влаги,непрерывно происходят органические и минеральные соединения,а также химико -биологические процессы.Если это так, то, возможно, прежде чем исследовать почву, мы должны знать, насколько она влагоемкая.Особенно важно знать дефицитную влажность в почве-это то, сколько воды необходимо для культур что позволяет заработать.Итак, мы можем заранее рассчитать, какое количество воды можно сэкономить, зная количество воды или влаги в расчетном слое почвы.

Движение воды и воздуха происходит под действием трех различных сил: молекулярной (сорбционной), самопроизвольного подъема (капиллярной) и силы тяжести. По С.Ф. Аверьянову, между коэффициентами капиллярной влагопроводности и фильтрации

существует следующаясвязь[3-5]:

f

^к-ы - Кс

\

к-т.

(12)

где Шк. в—коэффициент капиллярной влагопроводности; ^-коэффициент фильтрации; Wt - полная влагоемкость с учетом сжатого воздуха (Ж =П-Рк а); К- пористость; Рка -количество защемленного воздуха; Жш - высокомолекулярная влагоемкость в интервале выше капиллярного уровня.

Исходя из полученных данных и водно-физических свойств серо-луговых почв, капиллярную влагопроницаемость определяем в виде таблицы 2.

Таблица 2. Капиллярная влагопроницаемость серо-луговых почв (Жк.в)

и

ей

н о о

о «

к и о <и

к

X а X <и

►jcT Н О

о X н о ч

с

л и сг о с

ей %

£ СР

<D р « , Н тз

л н о о X

СО

о л о

с

л н о о X

8 л о с

5

X ю X

£

< ;

ей U ей

4 и

5

и о <и X S

с о и о о

к -г ^ £

iy ч

СО

о

и

«

23

X X <и

4

5 ■

<и '

EJ £

(U § ^

в S

л Е о

* a S

с ,

О оа

U •

ей И

ч ч к

I

Супесь

1,32

2,70

51

46

39

19

0,500

2

3

Легкий 1,33 2,69 50 44 38 23 3 3 0,250

суглинок

Средний 1,42 2,67 47 41 33 22 3.5 2,5 0,070

суглинок

Тяжелый 1,45 2,65 45 39 31 23 4 2,0 0,020

суглинок

Глинистые 1,47 2,63 44 38 30 24 4.5 1,5 0,0040

Заключение.Анализируя указанные данные,необходимо учитывать экологическое-мелиоративное состояние изучаемых почв для получения урожая сельскохозяйственных культур и пригодность этих почв, а также влияние, необходимое для почвообразования. Как влияет на него солнечный свет на поступление тепла в состав почвы, в зависимости от вида культур возникает необходимость расчета энергоемкости.

В частности,возникает необходимость определения теплового баланса, т.е. радиационного баланса - сезонного, годового;сумму температур воздуха, количества осадков, объема оросительной воды, что позволяет определить эффективные коэффициенты балансировки.

На основе полученных данных можно рекомендовать мероприятий по повышению продуктивности орошаемых земель:

Значимость исследований заключается в том, что в зависимости от климатических и почвенно-мелиоративных условий формируется гидротермический режим, который характеризует процессы влагообмена для автоморфных и гидроморфных почв.

ЛИТЕРАТУРА

1. Сейтказиев А.С.Комплекс мелиоративных меропрятии и моделирование переноса солей на засоленных почвах//Мелиорация и проблемы восстановления сельского хозяйства России,Материалы международной научно-практической конференции (Костяковские чтения), 20-21марта 2013,Москва,-С.82-86.

2. Сейтказиев А.С. Почвенно-экологическая оценка засоленных земель в условиях аридной зоны//Материалы международной научно-практическойконференции «Мелиорация в России-традиции и современность», посвящена 110-летию С.Ф.Аверьянова, Москва,2013, -С.162-170.

3. Сейгщазиев Э.СДоршаган табиги ортадагы жYЙелiк талдау (System analysis of the environment^^ к¥ралы,Алматы: «Бастау»,2021.-264бет.

4. Сейтказиев А.С., Буданцев К.Л. Моделирование водно-солевого режима почв на засоленных землях //Межвузовский сборник научных трудов по гидротехническому специальному строительству, Москва, 2002,- С. 72-79.

5. Сейтказиев А.С., Мусабеков К.К.,Хожанов Н.Н., Сейтказиева К.А.,Маймакова А.К. Способ повышения плодородия почвы//«Национальный институт интеллектуальной собственности.Регистрационный номер №5484,от11.12.2020г.