CC BY
18Научный журнал Российского НИИ проблем мелиорации, № 1(01), 2011 г.
УДК 631.417.2:631.452:631.67«5»
Л. М. Докучаева, Е. В. Долина, Р. Е. Юркова, Э. Н. Стратинская
(ФГНУ «РосНИИПМ»)
О. Ю. Шалашова (ФГОУ ВПО «НГМА»)
ПРИЕМЫ, ИСКЛЮЧАЮЩИЕ НЕГАТИВНЫЕ ПРОЦЕССЫ В ПОЧВАХ ОРОШАЕМЫХ АГРОЛАНДШАФТОВ ЧЕРНОЗЕМНОЙ ЗОНЫ ЮГА РОССИИ
В статье представлены приемы, снижающие негативные процессы в орошаемых почвах. К ним относятся химическая и комплексная мелиорации, которые следует проводить при глубине грунтовых вод ниже критического уровня, поддерживаемого определенными параметрами дренажа.
Ключевые слова: уровень грунтовых вод, щелочность, солонцеватость, мелиоранты, удобрительно-мелиорирующие компосты, фосфогипс, глубокое рыхление.
L. M. Dokuchaeva, E. V. Dolina, R. E. Yurkova, E. N. Stratinskaya,
O. Yu. Shalashova
TECHNIQUES AVOIDING NEGATIVE PROCESSES IN IRRIGATED AGRO LANDSCAPES SOILS OF SOUTH RUSSIA'S CHERNOZYOM
ZONES
The article presents techniques that reduce the negative processes in irrigated soils. These include chemical and complex melioration, to be carried out at a depth of groundwater below the critical level, supported by certain parameters of drainage.
Keywords: groundwater level, alkalinity, ameliorants, fertilizing-ameliorative composts, phosphoric gypsum, deep loosening.
К негативным процессам в почвах в первую очередь следует отнести переувлажнение и заболачивание, уплотнение и слитизацию. Эти процессы приводят к потере почвенного плодородия, а именно: резко снижаются запасы гумуса, состав которого обладает более подвижными формами, наблюдается преобладание фульвокислот, в анаэробных условиях появляются токсичные вещества, блокирующие доступность питательных элементов растениям.
Применение органо-минеральной системы удобрений на таких землях не способствует поддержанию почвенного плодородия и экономически нецелесообразно. В связи с этим на первый план выступают следующие мероприятия:
- поддержание уровня грунтовых вод ниже критического;
- борьба со щелочностью и солонцеватостью;
- разуплотнение орошаемых земель.
Снижение уровня грунтовых вод глубже допустимых величин обеспечивается дренажом с глубиной 3,0-3,5 м. А при минерализации более
3 г/л - не менее 5 м, в этой связи следует при реконструкции оросительных систем усилить значение вертикального дренажа. Для исключения поднятия грунтовых вод при строительстве оросительных систем нового поколения необходимо создание не отдельных мелиоративных систем, а в целом агромелиоративных ландшафтов, что позволит регулировать гидрохимические потоки отдельных бассейнов и регионов. Оросительная сеть должна быть только закрытой. Основным приемом снижения инфильтрации оросительной воды является оптимизация режимов орошения. Следует также соблюдать чередование культур, исключающее длительное возделывание влаголюбивых культур на одних и тех же полях [1], то есть следует перейти на циклический вид орошения земель, предусматривающий поочередное использование полей севооборота в орошаемом и неорошаемом режимах [2].
К наиболее неблагоприятным свойствам орошаемых почв относятся щелочность и солонцеватость. Устранить эти негативные явления возможно путем проведения химической мелиорации. Выбор мелиорантов зависит от химизма засоления и степени солонцеватости почв. На нейтральные сульфатные или хлоридно-сульфатные остаточно-натриевые солонцовые почвы с содержанием в мелиорируемом слое карбонатов менее 3 % и гипса менее 0,3 % следует вносить гипс, глиногипс, фосфогипс. Для многонатриевых хлоридно-сульфатных, сульфатно-хлоридных и содовых солонцов предпочтительнее «кислые» мелиоранты: фосфогипс, отработанная серная кислота, отработанный электролит травления стали, содержащий серную
кислоту. При наличии высококарбонатных солонцов серную кислоту вносят непосредственно в карбонатный горизонт [3].
В последние годы, в силу сложившейся в стране экономической ситуации, для химической мелиорации в качестве альтернативных материалов предлагаются удобрительно-мелиорирующие смеси и органоминеральные компосты, приготовленные из отходов промышленности, сельского хозяйства, местных минеральных залежей. Эти средства содержат и мелиорирующую и удобрительную основу. По данным ФГНУ «Рос-НИИПМ» наиболее эффективны компосты из навоза крупного рогатого скота или птичьего помета (П.п.) и фосфогипса (Ф); из навоза или птичьего помета и терриконовой породы; из навоза или птичьего помета и глауконита (Гл.) и других сочетаний кальций- и кислотосодержащих компонентов в качестве мелиорирующей основы, и всех видов органики в качестве удобрительной основы. В последние годы, в связи с развитием отрасли птицеводства, и у нас и за рубежом широко применяется птичий помет [4].
Дозы мелиорантов определяются расчетным методом. При содержании обменного натрия (Ка) в почвенном поглощающем комплексе (ППК) в количестве 8-12 % они составляют: гипса - 10-12 т/га, фосфогипса -12-16 т/га, удобрительно-мелиорирующих компостов и смесей от 15 до 25 т/га.
Результаты наших исследований показали, что внесенные фосфогип-сосодержащие компосты, начиная с 1 года последействия, способствуют значительному снижению содержания Ка в ППК и устраняют щелочность. В последующем это состояние стабилизировалось, и солонцеватость и щелочность находились на уровне предельно-допустимых параметров (ПДП), стремясь к оптимальным (ОП). К пятому году исследований на вариантах с внесением фосфогипсосодержащих компостов восстановление солонце-ватости и щелочности не наблюдалось. На контрольном варианте эти показатели находились практически на одном и том же уровне (рисунок 1).
Рисунок 1 - Динамика солонцеватости и щелочности при мелиорации черноземов обыкновенных деградированных удобрительно-мелиорирующими компостами
Исследования некоторых ученых свидетельствуют, что черноземы, содержащие до орошения менее 1 % Ка, теряют природную устойчивость к внешним воздействиям [5] при накоплении обменного натрия до 2-3 %. Из-за этого возникает необходимость химической мелиорации земель и с содержанием натрия в пределах 1-5 %. В этом случае расчет доз целесообразнее проводить по порогу коагуляции коллоидной фракции почв.
Разуплотнение почв является очень сложной задачей. В случае, если уплотнение наблюдается на микроуровне, то есть происходит увеличение плотности почв под воздействием сельскохозяйственной техники или поливов, то для его устранения достаточно внести 40-60 т/га навоза-сыпца, провести глубокую вспашку или глубокое рыхление, выращивать многолетние травы.
Если же причиной высокой плотности является еще и низкое содержание гумуса и кальция в почве, то необходимо внесение органики в сочетании с 5-6 т/га гипса и фосфогипса или удобрительно-мелиорирующих компостов - 10-25 т/га.
Использование для орошения слабоминерализованных оросительных вод с неблагоприятным химическим составом также усиливает агрофизическую деградацию почв, особенно на микроагрегатном уровне.
Деградация почв на этом уровне экологически более опасна, чем на микроуровне, поскольку она необратима, так как происходят серьезные изменения в минералогическом составе, что приводит к процессам слити-зации, которые могут быть устранены только химическим путем, обогатив почву кальцием.
Наиболее рациональный и экономически обоснованный путь повышения почвенного плодородия в этом направлении является дополнительное внесение кальцийсодержащих минералов, которые содержатся в тер-риконовой породе, глауконите и других породах, например, в известняке-ракушечнике. Для повышения эффективности терриконовой породы, из-
вестняка, глауконита целесообразно их сочетание с отходами минеральных кислот (электролитом травления стали).
Чтобы усилить эффект химической мелиорации на уплотненных почвах и увеличить мелиорируемый слой на 10-15 см, следует дополнительно провести глубокое рыхление. Этот прием нами отнесен к комплексной мелиорации.
Эффективность комплексной мелиорации подтверждается результатами исследований по изучению почвенного плодородия южных солонцеватых черноземов [6] и полученной урожайностью сельскохозяйственных культур на этих почвах (таблица 1).
Таблица 1 - Влияние комплексной мелиорации на урожайность сельскохозяйственных культур в среднем за три года, к.е. т/га
Варианты опыта Контроль 40 т/га Н 10 т/га Ф 5 т/га Ф + 40 т/га Н 10 т/га Ф + 20 т/га Н 10 т/га Ф + 40 т/га Н
Контроль (обычная вспашка) 4,17 4,54 5,19 5,60 5,53 5,99
Рыхление РПГ-0,5 4,44 4,95 5,97 6,27 6,52 6,13
Прибавка урожая, % 6 9 15 12 18 21
Примечание: Ф - ( юсфогипс, Н - навоз.
Как видно из таблицы, прибавка урожая от глубокого рыхления составила на контроле 6 %, а на лучших вариантах - 18-21 % при точности опыта по годам от 2 % до 7 %.
Агроландшафты, подверженные проявлению при орошении негативных почвенных процессов, нуждаются в коренной мелиорации, которая требует больших капитальных затрат, связанных с доставкой мелиорантов, органики, приготовлением компостов и их внесением в почву.
Исходя из экономической целесообразности, учитывая положительное влияние на свойства почв и урожайность сельскохозяйственных культур, наиболее экономичным на южных природно-солонцеватых чернозе-
мах является вариант с внесение фосфогипса - 10 т/га и навоза 20 т/га на фоне глубокого рыхления.
При этом окупаемость затрат, связанных с химической мелиорацией на фоне глубокого рыхления, осуществляется быстрее (от 1,4 до 1,9 лет), чем на фоне обычной вспашки (от 2,3 до 2,5 лет).
Существенная экономия получается также при использовании в качестве мелиорантов местных минеральных залежей, например, глауконита, так как для его доставки не требуется больших затрат. В затратах по химической и комплексной мелиорации доставка, например, фосфогипса из г. Белореченска Краснодарского края в Ростовскую область (доза 10 т/га) составляет 80-90 % от общих затрат. Так, из таблицы 2 видно, что наибольший годовой экономический эффект получается на варианте с компостом, приготовленным из птичьего помета и фосфогипса (5139 руб.), но по окупаемости затрат лучше вариант с компостом из птичьего помета и глауконита.
Таблица 2 - Экономическая эффективность химической мелиорации черноземов обыкновенных*
Вариант опыта До- за, т/га Капи- тальные затраты, руб./га Дополнительная продукция, т к.е./га Стоимость дополнительной продукции за год, руб. Годовой экономи- ческий эффект, руб. Окупае пае- мость затрат, года
Птичий помет 16 1221 2,53 0,84 2530 2456 0,5
Фосфогипс 10 7581 3,86 1,28 3860 3404 2,2
Г лауконит 13 2968 2,81 0,92 2810 2628 1,1
Птичий помет + фосфогипс 19 7782 5,61 1,87 5610 5139 1,5
Птичий помет + глауконит 25 3484 3,57 1,19 3570 3360 1,0
Птичий помет + фосфогипс + глауконит 17 6028 5,40 1,80 5400 5042 1,2
Примечание: *) в ценах 2005 года.
Таким образом, при разработке приемов, исключающих негативные процессы в почве, следует учитывать не только экологическую составляющую, которая определяет уровень воспроизводства плодородия почв, но и экономическую целесообразность их выбора.
Список использованных источников
1 Андреев, Г. И. Экологическое состояние орошаемых почв на Нижнем Дону / Г. И. Андреев, Г. А. Козлечков, А. Г. Андреев. - М.; Днепропетровск; Новочеркасск, 2007. - 262 с.
2 Циклическое орошение - способ сохранения плодородия почв Юга России / В. Н. Щедрин [и др.]. - М.: ЦНТИ «Мелиоводинформ», 2010. -28 с.
3 Рекомендации по мелиорации почв солонцовых комплексов Ростовской области в условиях орошения / Л. М Докучаева [и др.]. - Новочеркасск, 1984. - 34 с.
4 Adeleye, E. O. Effect of poultry manure on soil physic-chemical properties, leaf nutrient contents and yield of yam (Dioscorea rotundata) in alfisol in Southwestern Nigeria [Электронный ресурс] / E. O. Adeleye, L. S. Ayeni, S. O. Ogeniyi // Journal of American Science. - 2010. - № 6(10). - P. 871-875. Режим доступа: http://www.Americanscience.org.
5 Оценка деградации орошаемых почв / Б. А. Зимовец [и др.] // Почвоведение. - 1998. - № 9. - С. 1119-1126.
6 Скуратов, Н. С. Использование и охрана орошаемых черноземов / Н. С. Скуратов, Л. М. Докучаева, О. Ю. Шалашова. - М.: ЦНТИ «Мелиоводинформ». - 2001. - 246 с.
