CC BY
23УДК 504.53.06:631.6:631.674.6
Рябков С.В.,
Ведущий научный сотрудник отдела использования мелиорируемых земель, кандидат сельскохозяйственных наук
Усатая Л.Г.,
Старший научный сотрудник отдела орошения
Диденко Н.А.
Заведующий отдела использования мелиорируемых земель, кандидат сельскохозяйственных наук, Институт водных проблем и мелиорации Национальной академии аграрных наук Украины, Киев,
Украина
DOI: 10.24412/2520-6990-2021-1097-26-29
ИЗМЕНЕНИЕ СВОЙСТВ ПОЧВ ПОД ДЕЙСТВИЕМ УДОБРЕНИЙ И КАПЕЛЬНОГО ОРОШЕНИЯ ПОЛИВНОЙ ВОДОЙ РАЗНОГО КАЧЕСТВА
Riabkov S.V.,
Leading Researcher of the Department of Use Reclaimed Land,
PhD of Agricultural Sciences Usata L.G.,
Senior Researcher of the Department ofIrrigation
Didenko N.O.
Head of the Department of Use Reclaimed Land, PhD of Agricultural Sciences,
Institute of Water Problems and Land Reclamation of National Academy of Agrarian Sciences of Ukraine,
Kyiv, Ukraine
CHANGE IN SOIL PROPERTIES UNDER THE ACTION OF FERTILIZERS AND DRIP IRRIGATION WITH DIFFERENT QUALITY OF WATER
Аннотация.
В статье представлено результаты многолетних исследований, которые заложены в сети стационарных опытных участков на юге Украины под плодовыми насаждениями. Установлено влияние органо-минеральных, органических, минеральных удобрений, капельного орошения и поливной воды разного качества на неоднородность состава и свойств почв. Также охарактеризовано изменения в почвенном поглощающем комплексе, которые способствуют проявлению негативных процессов, таких как осолонцева-ние, что влияет на водный, питательный и воздушный режимы почв.
Abstract.
The manuscript presents of long years research results, which are laid down in the system of stationary experimental sites in the south of Ukraine under fruit plantations. The influence oforgano-mineral, organic, mineral fertilizers, drip irrigation, and irrigation water of different quality on the heterogeneity of soil composition and properties has been established. Changes in the soil absorbing complex are also characterized, which contribute to the manifestation of negative processes, such as alkalinization, which affects the water, nutrient, and air regimes of soils.
Ключевые слова: капельное орошение, неоднородность, удобрение, почвенный поглощающий комплекс, осолонцевание.
Keywords: drip irrigation, heterogeneity, fertilization, soil absorbing complex, alkalinization.
Актуальность. Интенсивные технологии выращивания плодовых культур повышают продуктивность агроэкосистемы, но также и усиливают антропогенную нагрузку на почвы [1, 2, 11]. Процессы, способствующие неоднородности свойств имеют место быть на почвах, где применяют капельное орошение и внесение удобрений с поливной водой (фертигация) в связи с локальным увлажнением постоянного объема почвы [3, 5]. Многолетнее орошение с использованием низкого качества воды способствует существенным изменениям структуры водно-солевого баланса, что впоследствии может привести к негативным процессам, среди которых и засоление, и осолонцевание
почв [8, 12]. Исходя из этого, возникает необходимость оценить комплексное влияние длительного капельного орошения водой разного качества и систем удобрения на развитие процессов, которые формируются в почвах и неравномерность их распространения.
Материалы и методы. Исследования, заложенные в 2009 году, проводились в сети стационарных опытных объектов под насаждениями многолетних культур с разными схемами размещения деревьев, конструкциями крон, сортовым составом и технологиями выращивания в условиях капельного орошения. Полевой опыт заложен на дерновой супесчаной почве (Херсонская обл.), темно-каштановой среднесуглинистой почве (Херсонская обл.),
«ШУШМИМ-ЛШИПШУ» 2Ш1 / AGRICULTURAL SCIENCES
27
двух черноземах южных тяжелосуглинистых (Херсонская и Николаевская обл.) и лугово-чернозем-ной карбонатной тяжелосуглинистой почве (АР Крым). Генетические особенности и уровень плодородия этих почв были разные, к тому же они подвергались влиянию поливной воды разного качества более 15 лет. На почвы Херсонской области влияла поливная вода I класса качества (пригодная для орошения согласно [6]), а на почвы Николаевской области и АР Крым - II класса качества (ограниченно пригодная для орошения). Химический тип поливной воды характеризовался как гидрокарбонатный кальциевый (I класс) и гидрокарбонатно-сульфатный кальциево-магниевый (II класс). Водородный показатель (рН) изменялся в диапазоне от 7,2 до 8,2 единиц.
В ходе исследований, в период внесения удобрений с поливной водой дополнительно фиксировали насыщение почв минеральными солями. Также была отмечена необходимость учитывать качество поливной воды на ее возможное влияние на вторичное засоление, подщелачивание и осолонце-вание почв. Так как вода может быть пригодной по общему количеству солей, но непригодной для орошения при наличии существенного количества натрия.
Также исследовали влияние таких систем удобрений: органо-минеральное «Рост-концентрат» нормой 9 дм3/га, органическое «Гумоплант» нормой 7 дм3/дерево и минеральные удобрения N120P30-90K75-120.
Изучали изменения, которые происходят в почвенной толще: в зоне увлажнения (под капельницами) и вне зоны (междурядья). Режимы капельного орошения в слое 0-60 см поддерживали следующим образом: на почвах супесчаного гранулометрического состава 85-90 % НВ, среднесуглинистого - 80-85 % НВ, тяжелосуглинистого - 75-80 % НВ.
Размещение вариантов в опыте последовательное, повторность трехкратная. В ходе исследований были использованы следующие методы: полевой, лабораторный, расчетно-сравнительный, системный анализ. Дисперсионный анализ был проведен с использованием программного комплекса SAS 9.1® [4]. Анализ отобранных проб почвы и поливной воды производился за общепринятыми методиками [10] в государственном предприятии «Центральная лаборатория качества воды и почв» Института водных проблем и мелиорации Национальной академии аграрных наук Украины.
Результаты и обсуждения. Длительное использование капельного орошения и внесение удобрений с поливной водой (фертигация) оказывало значительное влияние на изменения параметров почвенного плодородия. Режимы капельного орошения в комплексе с качеством поливной воды определяли скорость и направление развития почвенных процессов. Дополнительно неоднородность свойств почв могла возникать вследствие особенностей объекта (рельефа местности, гранулометрического и минералогического состава почв, дрени-рованности территории и других факторов) и в
дальнейшем формироваться при влиянии разной величины увлажнения горизонтов, сезонной и годовой динамики солевого состава почв, связанного с химизмом поливной воды, внесенными удобрениями и мелиорантами, что также подтверждается другими учеными [7, 9]. Приобретение почвой специфических морфологических и других свойств, обусловленное вхождением ионов натрия и магния в почвенный поглощающий комплекс (ППК), рассматривается как самостоятельный процесс неблагоприятных изменений. Опасными для орошаемых почв есть процессы осолонцевания, что представляют собой замещение поглощенного кальция натрием, магнием и калием в составе ППК. Степень их развития характеризуется противосолонцующей буферностью, которая ограничивает насыщение ППК натрием после взаимодействия с поливной водой низкого качества, что и доказано результатами наших исследований.
В ППК дерновой почвы в Херсонской области под действием орошаемой воды I класса в зоне увлажнения процессы поглощения натрия были очень заметны. Легкий гранулометрический состав почвы способствовал продвижению натрия в более глубокие слои почвы в количествах, которые от 3 до 13 раз превышали над неорошаемыми толщами. При этом содержание обменного кальция в зоне увлажнения уменьшалось до 2,50-3,13 мэкв/100 г почвы в сравнении с 3,75-5,00 мэкв/100 г почвы вне зоны увлажнения. После применения удобрений процессы поглощения в ППК дерновой супесчаной почвы замедлялись. Содержание обменного натрия по сравнению с контролем снижалось при внесении минеральных удобрений в 2,2-7,8 раза, органических - в 1,3-3,5 раза и органо-минеральных - в 1,56 раза. По степени вторичной солонцеватости дерновая супесчаная почва после длительного влияния капельного орошения водой I класса остается несолонцеватой не зависимо от системы удобрения.
Орошение водой I класса изменило состав ППК темно-каштановой почвы в Херсонской области в сторону повышения ее содержания поглощенного натрия в зоне увлажнения до 0,16-0,34 мэкв/100 г почвы по сравнению с неувлажненной толщей в 0,01-0,04 мэкв/100 г почвы. В общем, содержание поглощенного натрия в междурядьях превышало в 1,3-4,0 раза. С глубиной его количество в почве повышалось. Под влиянием минеральных удобрений количество обменного натрия в зоне увлажнения в верхнем горизонте (0-20 см) увеличилось до 2,37 % от суммы всех катионов. Глубже 40 см содержание натрия в ППК снизилось до 0,36-1,07 % от суммы всех катионов.
Изменения состава ППК лугово-черноземной почвы в АР Крым под влиянием поливной воды II класса проявлялись в слое 0-120 см. Разница в количестве поглощенного натрия между зоной увлажнения и междурядьем колебалась в диапазоне 0,190,52 мэкв/100 г почвы. В то же время, с увлажненной толщи происходило вымывание кальция и накопление магния. За разных систем удобрения развитие процессов солонцеватости усиливалось,
существенное увеличение фиксировали с глубины 60 см, где содержание поглощенного натрия составляло 3,13-5,61% от суммы всех поглощенных катионов. Также это было связано с близким залеганием грунтовых вод, насыщенных гидрокарбонатами натрия и низкой дренованостью территории. Имея высокую противосолонцующую буферность лугово-черноземная почва остается несолонцеватой.
Состав обменных катионов ППК чернозема южного в Херсонской области менялся под влиянием разных удобрений и поливной воды I класса. Активность процессов повышалась в зоне увлажнения, где насыщенность кальцием снижалась, а магнием повышалась. Сравнивая орошаемые (под капельницами) и неорошаемые (междурядья) зоны, было обнаружено повышение содержания натрия в составе ППК под капельницами в пределах 0,180,28 мэкв/100 г почвы. Поглощенный натрий равномерно распределялся по всей увлажненной толще независимо от систем удобрения. Под влиянием капельного орошения и поливной воды I класса чернозем южный остается несолонцеватым по степени вторичной солонцеватости.
Процессы осолонцевания в черноземе южном в Николаевской области под действием воды
II класса протекали в пределах исследуемого профиля. Количество натрия в ППК существенно повышалось в зоне увлажнения. Содержание натрия под капельницами в слое 0-60 см увеличилось в 3,0-3,9 раза по сравнению с междурядьями, а в слое 60-120 см - в 1,10-1,36 раза. При разных системах удобрения процесс осолонцевания развивался активнее, чем на контроле (без удобрения). Содержание поглощенного натрия в слое 0-60 см колебалось в разных диапазонах: при органо-минеральной системе удобрения - 1,29-2,05 % от суммы всех поглощенных катионов, при минеральной - 1,082,18 % и органической - 1,13-2,60 %. Глубже 60 см содержание поглощенного натрия в составе ППК увеличилось до 2,72-3,18 % от суммы всех поглощенных катионов за органо-минеральных удобрений, 3,18-3,29 % за минеральных и 2,88-3,36 % за органических.
В ходе исследований также было оценено количественное распределение водорастворимых солей (К+, Ыя2+, Са2+, №+, ИСОэ-, SO42-, С1-) в профиле почв под капельницами (рис. 1). Было отмечено, что натрий в ППК активно поглощался в первые годы орошения, в дальнейшем процесс замедлялся и после 5 лет его содержание стабилизировалось.
дерново супесчаная почва (вода I класса)
темно-каштановая среднесуглинистая почва (вода I класса)
чернозем южный тяжелосуглинистый (вода I класса)
лугово-черноземная тяжелосуглинистая почва (вода II класса)
«ШУУШШШУМ-ЛШТМак» жж / AGRICULTURAL sciences
29
чернозем южный тяжелосуглинистый наименование водорастворимых
(вода II класса) солей
Рисунок 1 - Распределение водорастворимых солей в профиле почв под капельницами
Заключение. Многолетние исследования свидетельствуют о неоднородности протекания процессов в почвенной толще под влиянием капельного орошения водой разного качества и разных систем удобрения.
Установлено изменение количественных показателей емкости и состава ППК за счет длительного орошения водой разного качества на почвах разного механического состава. Внесение удобрений с поливной водой также повлияло на изменения параметров почвенного плодородия, как в зоне локального увлажнения, так и в междурядьях.
По результатам опыта можно утверждать о формировании пространственной неоднородности почв под влиянием капельного орошения и говорить о значимости дальнейшего ее изучения, что позволит сформировать благоприятное эколого-агромелиоративное состояние почв в условиях экологически безопасного способа орошения.
Список литературы
1. Agricultural sector of Ukraine. Securing the global food supply. 2018. - 40 p.
2. Gomiero T. Soil degradation, land scarcity and food security: Reviewing a complex challenge. Sus-tainability 8. 2016. - Р. 1-41. https://doi.org/10.3390/su8030281
3. Lubana P.P.S., Narda N.K. SW-Soil and Water: Modelling Soil Water Dynamics under Trickle Emitters - a Review. Journal of Agricultural Engineering Research. Vol. 78, Issue 3. - P. 217-232. https://doi.org/10.1006/jaer.2000.0650
4. SAS Institute Inc. SAS/STAT ® 9.1 User's Guide. Cary, NC: SAS Institute Inc. 2004. - 5136 р.
5. Shani U., Xue S., Gordin-Katz R., Warrick A.W., Soil-limiting flow from subsurface emitters. I: Pressure measurements. Journal of Irrigation and Drainage Engineering. Voil. 122, Issue 5. https://doi.org/10.1061/(ASCE)0733-9437(1996)122:5(291).
6. ДСТУ 7591:2014 Зрошення. Яшсть води для систем краплинного зрошення. Агроном1чш, еколо-ri4Hi та техшчш критерп.
7. Медведев В.В. Неоднородность почв и точное земледелие. Часть 1. Введение в проблему. Х.: «Издание 13 типография». 2007. - 296 с.
8. Медведев В.В. Новгтш властивосп антропогенно змшених грунпв. Сценари антропогенно! еволюцп грунтового покриву. 2017. - 125 с.
9. Научные основы охраны и рационального использования орошаемых земель Украины / за науч. ред. С.А. Балюка, М.И. Ромащенка, В. А. Ста-шука. - М.: Аграр. наука, 2009. - 624 с.
10. Оргашзащя систем режимних спостере-жень для оцшки екологомелюративного стану земель в умовах мшрозрошення (методичний поаб-ник). За ред. М.1. Ромащенка. - К.: ТОВ «Д1А», 2004. - 42 с.
11. Собко В.1., Палшчук О.М., Крулшовський 1.М. Збереження i шдвищення родючосп грунпв -основне завдання сьогодення. Збiрник наукових праць «Охорона грунпв». Випуск. 10. 2020. - С. 1924.
12. Фоменко Т.Г., Попова В.П. Фертигация плодовых насаждений. Методические рекомендации. - Краснодар : ФГБНУ СКФНЦСВВ. 2018. -51 с.
