CC BY
69
АГРОНОМИЯ И ЛЕСНОЕ ХОЗЯЙСТВО
УДК 631.6:631.41
МЕЛИОРАТИВНЫЕ ПРИЁМЫ НАКОПЛЕНИЯ И СОХРАНЕНИЯ ПРОДУКТИВНОЙ ВЛАГИ НА СВЕТЛО-КАШТАНОВЫХ ПОЧВАХ
П.И. Кузнецов, кандидат технических наук
ФГБОУ ВПО Волгоградская государственная сельскохозяйственная академия
Рассмотрены мелиоративные приёмы накопления продуктивной влаги на светло-каштановых почвах Волгоградской области. В качестве мелиорантов использовали солому, иловой осадок сточных вод и полимер (полиакриламид сшитый + перлит). Наибольшее сохранение влаги отмечено при внесении в почву полимера и илового осадка сточных вод.
Ключевые слова: мелиоранты, почва, влажность, дождевание, поверхностный сток
Мощным фактором, воздействующим на агроэкосистему в целом и её важный компонент - почву, является орошение. Оптимизация водного режима с помощью орошения в районах с неустойчивым увлажнением - одно из основных условий получения стабильных высоких урожаев сельскохозяйственных культур. Вместе с тем дополнительное поступление оросительной воды приводит к негативным изменениям свойств почвы: деградации и снижению плодородия. За счёт водной эрозии на 10 % пашни плодородие почвы снизилось на 30...60 %, а более 30 % подвержено интенсивному выдуванию с выносом в год до 17 т/га мелкозёма.
В естественных условиях почва защищена растительным опавшим слоем, благодаря которому сохраняется влага, исключается ветровая и водная эрозии, воздействие энергии капли дождя.
На равномерность распределения поливной воды на поле влияют не только конструктивные характеристики дождевальной техники, но и топографические, гидрологические, климатические и другие факторы, в том числе изменяющиеся в процессе полива [1, 2, 4, 7]. Одним из возможных решений данной проблемы является использование мелиорантов на базе природных и техногенных материалов. Исследованиям вопросов сопротивляемости деградированного почвенного покрова и открытой пашни ирригационной эрозии и поверхностному стоку посвящены многие работы [5, 6 и др.]. Применение мелиорантов с другими противоэрозионными мероприятиями - ресурсосберегающие системы обработки почвы, агроценозы и севообороты [3, 7] - существенно повышают
сопротивляемость почв разрушающему действию ирригационной эрозии, способствуют сохранению почвенного плодородия и росту урожайности сельскохозяйственных культур. Однако влияние мелиоративных приёмов на накопление и сохранение продуктивной влаги светло-каштановых почв является наименее изученным.
Лабораторно-полевые опыты проводились в ФГУП ОПХ «Орошаемое» Волгоградской области. Опыты закладывали методом систематического размещения делянок размером 20 м2. Повторность вариантов трёхкратная. Почвы тяжелосуглинистые. Содержание гумуса в пахотном слое 0,2...0,3 м изменялось в пределе 1,6...2 %. Обеспеченность почвы минеральными элементами следующая: азотом
11...38, фосфором - 80... 110, калием - до 380 мг/кг. Реакция почвенного раствора нейтральная и слабокислая (pH 6,5... 7,2). Плотность сложения в пахотном слое 0...0,3 м - 1,23... 1,26 т/м3, порозность - 51...54 %. Лабораторно-полевые опыты включали три варианта внесения в почву мелиорантов: солома, иловой осадок сточных вод, полимер - полиакриламид сшитый + перлит и контрольный - без внесения мелиорантов.
Солому вносили на поверхность поля осенью под основную обработку почвы дозами 2, 4 и 6 т/га. При этом руководствовались проведёнными ранее исследованиями [6].
Иловой осадок сточных вод вносили на вспаханную поверхность поля дозами 20, 40 и 60 т/га. Химический и бактериологический анализы илового осадка показали его безопасность как по наличию тяжёлых металлов, так и патогенной микрофлоре (свинец - 60,6 мг/кг; кадмий - 24,4; цинк - 553,9; медь - 115, 2; ртуть - 0,20; мышьяк - 3,0; никель - 112,3; фтор - 2,56 в мг/кг, патогенная микрофлора не обнаружена).
Полимер вносили весной на вспаханную поверхность поля согласно рекомендациям фирмы-производителя дозами 0,20, 0,25 и 0,30 т/га.
Обработку почвы проводили лемешно-отвальным плугом на глубину 0,24.. .0,26 м.
Полив проводили дождевальной установкой (рис. 1), включающей насадку (1), манометр (2), кран - регулятор давления (3) и водоподводящий трубопровод (4).
Рисунок 1 - Дождевальная установка
Все элементы установки монтируются на треноге, на высоте 1,5 м. Время полива замеряли от начала дождевания до начала стока, для чего ставили стоковые площадки в форме квадратов. Слой выпавших осадков замеряли дождемерами. Измеряли время от начала полива до образования стока (мин), интенсивность дождя (мм/мин), слой впитавшей воды (Ь, мм).
Накопление влаги в почве при внесении мелиорантов оценивали по коэффициенту водопоглащения (к), который определяли из соотношения нормы полива до стока к контролю, а сохранение влаги -по коэффициенту влагоудержания (к.), рассчитанному из соотношения запасов продуктивной влаги после полива и испарившейся влаги через 60 ч. Отбор проб проводили почвенным буром по горизонтам 0...0,6 м на участках с внесением 4 т/га соломы, 40 т/га илового осадка сточных вод и 0,25 т/га полимера.
На контрольном участке сток начался через 38 мин, а слой впитавшейся воды Ь = 41,5 мм. Максимальное накопление влаги наблюдалось на участках с внесением полимера, гдек, в зависимости от доз внесения, равен 1,5, 1,6, 1,6... 1,7, что соответствует Ь, равному 61, 64, 67 мм и продолжительности полива 60, 62 и 66 минут (рис. 2, кривая 3). Наименьшее накопление влаги отмечено на варианте с внесением соломы. При внесении 2 т/га соломы сток начался через 45 мин, а Ь = 52 мм, при внесении 6 т/га - соответственно через 50 мин и Ь = 56,5 мм (рис. 2, кривая 1).
Ь, ММ
Рисунок 2 - Влияние соломы (1), илового осадка сточных вод (2) и полимера (3) на накопление и сохранение влаги почвой
Хорошие свойства водопоглощения получены в варианте с использованием илового осадка сточных вод в дозах 20, 40 и 60 т/га. При этом коэффициент водопоглащения составил соответственно
1,4... 1,45, 1,5, 1,6, Ь - 60, 62 и 65,5 мм при продолжительности полива 60, 63 и 66 мин (рис. 2, кривая 2).
Влияние мелиорантов на накопление и сохранение влаги можно описать степенной и полиномиальными уравнениями регрессии: г = 2,002' Л0-345- для соломы;
Г = 0,083-/і2-9,583'Іг + 335 - для илового осадка сточных вод;
г = -ОД25 ■ /г + 16,75 ■ Л - 494 - для илового осадка сточных вод, где ^продолжительность полива, мин, її - слои впитавшейся воды, мм.
По влагоудерживающей способности при отборе проб через 60 ч в горизонте 0...0Д м наиболее эффективными являются полимер и иловой осадок сточных вод, где влажность была выше на 2...3 % по сравнению с контролем (табл.). В горизонтах почвы 0,1...0,2, 0,2...0,3, 0,3...0,4 м лучшее сохранение влажности наблюдалось на участке с полимером - на 5...6 % выше, на участке с иловым осадком сточных вод - на 2...3 % выше, чем на контроле.
Таблица - Влажность почвы (%) по горизонтам при внесении мелиорантов
-———Горизонт (м) Варианты — од 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6
Контроль 12,5 12,7 12,5 11 10 10
Солома 12,7 13,8 13,5 11,5 11 10,5
Иловой осадок сточных вод 15 15,5 14,2 13 12,8 12
Полимер 15 17 17,5 16,8 14 13
Разница по влажности почвы в вариантах с соломой и контрольном составила менее 1 %. В горизонтах 0,4.. .0,5 и 0,5.. .0,6 м влажность почвы на участках с полимером и иловым осадком сточных вод находилась примерно на одном уровне - 12... 13 %, а на участке с соломой и контрольном - 10... 11 %, т.е. с увеличением глубины горизонта происходило выравнивание влажности по всем вариантам опыта. При оценке влагоудерживающей способности почвы в варианте с соломой к. = 1,90, в контроле к- = 1,89- Таким образом, влияние соломы в качестве мелиоранта на влагоудерживающую способность почвы оказалось незначительным. Наибольшее сохранение влаги происходит на участках с внесением полимера и илового осадка сточных вод - к. = 2,36 и A'j = 2,05- Следовательно, использование их в качестве мелиоранта позволяет увеличить влагозапасы в почве в 1,4... 1,7 раза и снизить испарение с поверхности почвы до 20 %. Проведённые исследования по сохранению и накоплению продуктивной влаги за счёт мелиорантов позволяют сделать вывод, что наиболее эффективными являются полимер (полиакриламид сшитый + перлит) и иловой осадок сточных вод. Рекомендуемые дозы внесения мелиорантов: 0,27 т/га - для полимера и 50 т/га - для илового осадка сточных вод.
Библиографический список
1. Кружилин, И.П. Улучшение качества полива машиной «Фрегат» в Волгоградском Заволжье [Текст] / И.П. Кружилин, П.И. Кузнецов // Гидротехника и мелиорация. - 1976. - № 12. - С. 29-35.
2. Кружилин, И.П. Согласование элементов техники с условиями проведения полива [Текст] / И.П. Кружилин, П.И. Кузнецов // Степные просторы. - 1981. - № 2. - С. 45-47.
3. Кружилин, И.П. Ресурсосберегающие и экологические аспекты применения органических и минеральных удобрений на орошаемых землях [Текст] / И.П. Кружилин, А.М. Белоусов, А.Н. Боженков // Агроэкологические аспекты орошаемого земледелия в аридной зоне Поволжья. - Волгоград : Комитет по печати и информации, 1999. - С. 37-47.
4. Кузнецов, П.И. Влияние орошения и способов основной обработки на водно-физические свойства светло-каштановых почв Нижнего Поволжья [Текст] / П.И. Кузнецов, А.Е. Новиков // Орошение земель в обеспечении продовольственной безопасности России: материалы Международной науч.-практ. конф. - Волгоград: ГНУ ВНИИОЗ, 2008. - С. 119-128.
5. Кузнецов, П.И. Влияние структурообразующих мелиорантов на водопроницаемость и влагоудерживающую способность светло-каштановых почв [Текст] / П.И. Кузнецов // Доклады Российской академии сельскохозяйственных наук. - 2010. - № 4. - С. 36-38.
6. Пахненко, Е.П. Осадки сточных вод и другие нетрадиционные органические удобрения [Текст] : учебное пособие / Е.П. Пахненко. - М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2007. -С. 311.
7. Щедрин, В.Н. Дождевальная техника для открытой оросительной сети: проблемы и перспективы [Текст] / В.Н. Щедрин, A.B. Колганов, Ю.Ф. Снипич // Мелиорация и водное хозяйство. - 2002. - № 5. - С. 25-26.
E-mail: [email protected]
