CC BY
18ПЛОДОРОДИЕ МЕЛИОРИРОВАННЫХ ЗЕМЕЛЬ
ОРОШЕНИЕ ПОЧВ АРИДНОИ ЗОНЫ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ИХ
СВОЙСТВ
В.И. Савич, МоусаХесам, РГАУ-МСХА им. К.А.Тимирязева
В работе дана оценка мелиоративного состояния почв аридной зоны на примере анализа свойств каштановых, серо-бурых и серо-бурых сильно засоленных антропогенно преобразованных почв тяжелого гранулометрического состава, развитых на разных элементах ландшафта. Изучено структурное состояние, гранулометрический состав, содержание положительно и отрицательно заряженных соединений катионов [6], степень гидрофильности методом инфракрасной спектроскопии и дериватографии, физико-химические свойства почв. В модельных экспериментах исследовано взаимодействие почв с растворами солей 0,1 и 0,01н концентраций: №01, №2804, MgCl2, MgSO4, СаС12, Са804, дистиллированной водой, оросительной водой региона, а также изменение свойств почв в зависимости от продолжительности их избыточного увлажнения.
Разрез 1 заложен на высоте около 150 м с развитием карбонатных каштановых почв на склоне 2-3, рН почв = 7,0; электропроводность 0,3 ДС/м, содержание водорастворимых железа, марганца, кальция, магния, калия, соответственно, 0,31+9,11; 0,04+0,02; 27,5+9,8; 8,9+1,5; 29,2+12,8 мг/л; щелочность 0,3 мг-экв/100 г; содержание хлора - 0,15 мг-экв/100 г; содержание водорастворимого натрия - 10, 1 мг/л; соотношение водорастворимых (Са+Mg)/Na = 2,2; Ca/(Mg+Na) = 0,7; содержание частиц 10-0,25 мм - 93,6%; > 10 мм - 1,0%.
Разрез 2 заложен на высоте 60 м с развитием серо-бурых почв на склоне 1, рН почв = 7,3; электропроводность 0,3 ДС/м; содержание водорастворимых железа, марганца, кальция, магния, калия, соответственно, 0,28+0,11; 0,03+0,01; 28,5+9,1; 13,6+2,3; 20,2+14,3 мг/л; щелочность - 0,3 мг-экв/100 г; содержание хлора - 0,10 мг-экв/100 г; содержание частиц 10-0,25 мм - 50,6%; > 10 мм - 45,4%.
Разрез 3 заложен на высоте до 40 м на склоне 1 на оглеен-ной сильнозасоленной антропогенно преобразованной серо-бурой почве; рН почв = 7,2; электропроводность 3,0 ДС/м, содержание водорастворимых железа, марганца, кальция, магния, калия, соответственно, 0,13+0,02; 0,04+0,01; 76,0+33,9; 35,7+7,9; 15,5+10,1 мг/л; щелочность 0,3 мг-экв/100 г; содержание хлора 2,8 мг-экв/100 г; содержание водорастворимого натрия 150,6 мг/л, соотношение водорастворимых (Са+Mg)/Na = 0,6; Ca/(Mg+Na) = 0,3; содержание частиц 100,25 мм - 53,6%; > 10 мм - 40,2%.
По литературным данным, для серо-бурой пустынной почвы характерно наличие гидрослюд (70-90%), каолинита (69%); палыгорскита (0-20%), следы вермикулита, емкость поглощения катионов до 20 мг-экв/100 г; содержание гумуса 1,3%. В сильно засоленных почвах уменьшается содержание гумуса, емкость поглощения падает до 5-8 мг-экв/100 г [3].
Таким образом, для почв на автоморфно-транзитном и транзитном элементах ландшафта (разрезы 1, 2), по сравнению с почвой на аккумулятивном ландшафте (разрез 3), характерно наличие большего уклона поверхности, значительно меньшее засоление по хлору и электропроводности, значительно меньшее содержание водорастворимого натрия и большее соотношение (Са+Mg)/Na и Ca/(Mg+Na) водорастворимых соединений), несколько лучшее состояние структуры и меньшая глыбистость. Почвы аккумулятивных элементов рельефа содержали значительно больше подвижных соединений кальция, магния, натрия. Коэффициент оструктуренности для разрезов 1, 2 и 3 составлял, соответственно, 14,5; 1,0 и 1,2, а коэффициент водопрочности - 3,2; 4,0 и 1,0. Теплота смачи-
вания почв составляла в % от максимума для разрезов 1, 2 и 3, соответственно, 50, 35 и 100%.
Орошение для почв разрезов 1 и 2 в большей степени лимитируется уклоном поверхности, а для разреза 3 засолением, высоким содержанием водорастворимого натрия, узким отношением водорастворимых (Са+Mg)/Na и Ca/(Mg+Na), развитием анаэробиозиса. При орошении данных почв [3] фиксируется повышение щелочности почв, возникает вторичное засоление и осолонцевание, в верхнем горизонте повышается доля палыгорскита (до 47,6%).
Однако особенности орошения определяются не только свойствами почв, но также протекающими в них процессами, режимами и моделями плодородия. При этом под режимами понимается закономерное изменение свойств почв, почвенных и почвообразовательных процессов во времени и в пространстве, а под моделями плодородия орошаемых почв -оптимальное сочетание свойств, процессов и режимов почв (в том числе водного) для достижения максимальной биопродуктивности угодий, оправданной с экономической и экологической точек зрения.
Из почвообразовательных процессов, протекающих в аридной зоне, наибольшее значение имеют засоление, осо-лонцевание, слитизация, гумусонакопление, оглеение, осоло-дение. Из почвенных процессов большое значение имеют потеря структуры, обеднение почв кальцием и магнием, гумусом, водная эрозия, сульфатообразование и вспышка щелочности при поливах [4].
Прогноз развития отдельных почвенных процессов при орошении почв аридной зоны достаточно широко используется на практике, например, величина SAR для прогноза осо-лонцевания почв. В то же время, с нашей точки зрения, отношение Na/лJ (Са ~~М^ ) : 2 имеет большее значение при
оценке влияния вод на растения. При оценке влияния вод на почву следует учитывать возможность осолонцевания почв и за счет магния.
Отличие таких отношений для разных почв иллюстрируется и полученными нами данными, приведенными в первой части работы. Однако константы обмена К^^; К^,^; К^^ будут неодинаковы как для почв разного гранулометрического и минералогического состава, гумусированности, так и от состава обменных катионов почвенного поглощающего комплекса. Они будут зависеть и от внешних условий: влажности, температуры, рН, ЕЙ.
Наши результаты подтвердили, что с увеличением разбавления растворов легче поглощаются в ППК многовалентные катионы по сравнению с одновалентными, а среди равнова-лентных - катионы с меньшей энергией гидратации: Ca > Mg; К > №. При увеличении щелочности растворов десорбентов от рН = 7,0 до рН = 9,0 увеличивается переход из твердой фазы в раствор железа, меньше марганца и уменьшилось вытеснение калия, кальция, магния.
При оценке констант обмена учитывают, что все катионы в растворе и в твердой фазе находятся в виде свободных ионов: Са2+, Mg2+, №+ и т.д. Однако в данном случае в растворе и в ППК они находились как в виде положительно и отрицательно заряженных комплексов, так и в виде ассоциатов. Это существенно влияло на величину констант обмена. Ионный обмен между оросительными водами - почвенным раствором и твердой фазой почвы протекал с участием анионов, в том числе образующих осадки с катионами раствора и твердой фазы.
Плодородие №2 • 2007
37
This document was created using
Solid Converter PDF
To remove this message, purchase the product at www.SolidDocuments.com
Обмен Na-Ca-Mg существенно отличался для хлористых, углекислых и сернокислых солей. Прогноз таких процессов, в первом приближении, может быть проведен по результатам взаимодействия исследуемых почв с оросительными водами региона. Величина рН почв при поливе водой региона составляла для 1, 2 и 3 разрезов 9,1; 9,3; 9,8 соответственно. При этом оросительные воды многокомпонентного состава и большей степени минерализации менее отрицательно действовали на почву и растения.
Теплота смачивания почв зависела не только от степени гидрофильности, но и от солонцеватости и засоленности. Это ограничивало использование теплоты смачивания для оценки устойчивости кротовых дрен и ряда гидрофизических параметров для почв аридных областей. При оценке свойств почв более перспективна оценка свойств «живых» почв, а не высушенных образцов, свойств почв, менее измененных в результате подготовки к анализу.
С нашей точки зрения, при расчете гидрофизических параметров, используемых при орошении, целесообразно учитывать не только гранулометрический состав почв по содержанию глины и песка, но и кумулятивные кривые гранулометрического состава, а также структурное состояние почв. Так, почвы нижней трети склона имели хорошую структуру при «сухом» просеивании, но худшую водопрочную структуру, что еще раз подтверждает сложность их орошения. При переполиве в нижних элементах макро-, мезо и микрорельефа при орошении часто возникают анаэробные условия, характеризующиеся снижением Eh (менее 200 мв), появлением токсичных концентраций железа, марганца, алюминия, сероводорода, углекислого газа, потерей структуры и увеличением слитости почв.
Для прогноза изменения свойств почв под влиянием орошения нами определены показатели AEh/At при избыточном увлажнении почв; AFe/AEh; AMn/AEh; AH2S/AEh. Почвы нижней трети склона имели меньшую буферность в восстановительном интервале (AEh при добавлении в раствор K2Cr2O7 составляла для разреза 1 - 267,0+51,3 мв; для разреза 2 -218,0+44,6 мв; для разреза 3 - 159,0+42,2 мв). В почве аккумулятивного ландшафта при развитии анаэробиозиса значительно возрастало содержание водорастворимого марганца.
Негативные изменения, появляющиеся в почвах при их неправильном поливе, целесообразно охарактеризовывать по количеству накопившихся токсичных компонентов (Q), их активности (У), скорости появления негативного влияния (k) и их изменению от величины независимой переменной (фактор деградации Х (AQ/AX; AY/AX; Ak/AX). При этом почвы с большей емкостью поглощения, например, более содоустой-чивы (т.е. поглощают больше Na2CO3), но в них и больше накапливается поглощенного натрия.
Исследователями [2] отмечено наличие в орошаемых почвах ряда почвообразовательных процессов, взаимосвязанных друг с другом: аридного ирригационно аккумулятивного ли-то-геоморфо-педогенеза, синлитогенного педогенеза и лито-педогенеза и ирригационно-аккумулятивного гидролитогенеза. В наших исследованиях почва аккумулятивного ландшафта (разрез 3) более склонна к засолению, осолонцеванию, ог-леению. Поглощение натрия из Na2CO3 составляло (в % от максимума) для разрезов 1, 2 и 3, соответственно, 100, 10 и
70%. Засоленная почва аккумулятивной зоны ландшафта при взаимодействии с солевыми растворами №С1, №^04, MgCl2, MgS04, СаС12, Са804 имела в равновесном растворе меньше отношение (Са+Mg)/Na и Ca/(Mg+Na), что свидетельствует о худших свойствах поливных вод для растений, выращиваемых на этой почве и о большей вероятности ее осолонцева-ния.
В то же время большое значение для мелиоративной характеристики почв имеет оценка протекающих в них режимов. Показано [5], что исследования водно-солевого режима орошаемых почв целесообразно проводить раздельно для корнеобитаемого слоя почвы и нижележащей почвенно-грунтовой толщи вследствие наличия в приповерхностном слое транзитных путей, по которым влага и растворенные в ней соли движутся вниз, опережая фронт промачивания.
При орошении почв ирригационные воды, проникая в засоленные породы, вовлекают соли этих пород в процессы солеобмена в почвенно-грунтовой толще большой мощности. Промывка почв часто приводит к усилению этого процесса [1]. Это отмечается и для изучаемых нами почв. Прогноз таких процессов и изменения режимов почв часто может быть проведен корректно только с учетом экспериментов в полевых условиях.
Экспериментальным обеспечением математических дифференциальных моделей влаго- и солепереноса являются [7], прежде всего, основная гидрофизическая характеристика (ОГХ) и гидрохимические параметры (шаг смещения, нерас-воряющий объем, константы сорбции). При этом для надежного прогноза недостаточно определения ОГХ лабораторными методами. Применение прогнозных математических моделей солепереноса может быть надежным лишь при наличии адаптированной модели влагопереноса и гидрохимических параметров, полученных на основании полевого модельного эксперимента по изучению послойной динамики метки (С1-).
Таким образом, для мелиоративной оценки почв аридной зоны недостаточно изучения только их свойств, необходим также анализ и прогноз протекающих процессов и режимов. При этом общепринятые подходы к мелиоративной оценке свойств почв должны быть уточнены с учетом как их совокупности и взаимовлияния, так и структурных взаимосвязей между свойствами.
Литература
1. Айдаров И.П. Регулирование водно-солевого и питательного режима орошаемых земель, М.: Колос, 1985. 2. Аранбаев М.П. Антропогенные ирригационно-аккумулятивные почвы пустынной зоны, Автореф. дисс. докт с/х наук, М., Почв. ин-т им. В.В.Докучаева, 1995, 86 с. 3. Мохаммад А.Г. Особенности минералогического состава пустынных почв Центрального Ирана и его трансформация при их освоении, Автореф. дисс. канд. с/х наук, М.: МСХА, 1997, 24 с. 4. Панов Н.П., Мамонтов В.Г. Почвенные процессы в орошаемых черноземах и каштановых почвах и пути предотвращения их деградации, М.: РАСХН, 2001, 253 с. 5. Пягай Э.Т. Оптимизация водно-солевого режима орошаемых почв (на примере подгорной равнины Копетдага), Автореф. дисс. докт с/х наук, М., Почв. ин-т им. В.В.Докучаева, 1994, 47 с. 6. Савич В.И., Сычев В.Г., Трубицина Е.В. Химическая автография системы почва-растение, М.: ЦИНАО, 257 с. 7. Чехова Т.И. Экспериментальное обеспечение моделей влаго- и солепереноса в почвах, Автореф. дисс. канд. биол. наук, М.: МГУ, 1994, 19 с.
38
Плодородие №2 • 2007
This document was created using
Solid Converter PDF
To remove this message, purchase the product at www.SolidDocuments.com
