CC BY
76
***** зтксжт ***** № 2 (22) 2011
АГРОПРОМЫШЛЕННАЯ ИНЖЕНЕРИЯ
УДК 631.459.2:66.081:528.94
РАЗРАБОТКА КОМПОЗИЦИИ ИЗ ВЛАГОСОРБЕНТОВ ДЛЯ ЗАЩИТЫ ПОЧВ ОТ ПРОЦЕССОВ ИРРИГАЦИОННОЙ ЭРОЗИИ НА ОРОШАЕМЫХ ЗЕМЛЯХ ОАО «МАЛООРЛОВСКОЕ» РОСТОВСКОЙ ОБЛАСТИ
С.М. Васильев, доктор технических наук, доцент Л.А. Митяева, научный сотрудник
ФГНУ «Российский научно-исследовательский институт проблем мелиорации»
Приводятся сведения по результатам изучения защиты почв от процессов ирригационной эрозии на Нижне-Донской оросительной системе Ростовской области. Разработана композиция из влагосорбентов для защиты почв от процессов ирригационного смыва.
Ключевые слова: ирригационный смыв, противоэрозионное
мероприятие, влагосорбенты, водопроницаемость почвы, влагоемкостъ почвы.
В условиях все увеличивающихся информационных потоков о состоянии сельскохозяйственных угодий, значительного усложнения теоретических и методологических проблем, требующих пространственного решения, возрастает роль сельскохозяйственного картографирования. Картографическое отображение разномасштабной неоднородности почвенного покрова в результате развития ирригационной эрозии на орошаемых землях Ростовской области с использованием современных средств пространственного анализа (ГИС, систем дистанционного зондирования, цифровых моделей местности, средств глобального позиционирования и др.) относится к приоритетным направлениям современного картографирования.
Средне- и мелкомасштабные карты эрозионно-опасных земель необходимы для разработки схем рационального использования земельных и водных ресурсов, обоснования систем почвозащитных мер сельскохозяйственных угодьях соответственно на региональном и общенациональном уровнях [1, 3].
В 2008-2010 гг. в ФГНУ «РосНИИПМ» нами были проведены исследования с целью районирования территории по величине возможного смыва на Нижне-Донской оросительной системе на базе хозяйства ОАО «Малоорловское» Мартыновского района.
Район исследований расположен в восточной части Ростовской области, в центральной орошаемой зоне, в междуречье Дона и Сала. В геоморфологическом отношении территория расположена на I надпойменной террасе р. Сал, которая сложена элювиальноделювиальными образованиями средне- и нижнечетвертичного возраста, представленными лессовидными желто-бурыми глинами и суглинками. Все поливные участки представлены черноземом южным разной мощности, в основном тяжело- и среднесуглинистого гранулометрического состава [1].
В ФГНУ «РосНИИПМ» было доказано, что на всех обследованных полях хозяйства ОАО «Малоорловское» наблюдаются ярко выраженные
процессы ирригационного смыва, т.е. рекомендуется проведение противоэрозионных мероприятий. В то же время были выявлены наиболее подверженные ирригационному смыву участки с наибольшим риском - Г >0,2 (очень сильный ирригационный смыв, > 4,7 т/га). На полях, где наблюдается очень сильный ирригационный смыв, обязательно применение противоэрозионных мероприятий.
С этой целью нами была разработана композиция из влагосорбентов для защиты почв от процессов ирригационного смыва. (Заявка на патент № 2010105352/12 (007545) от 15.02.2010 г.).
С учетом ряда требований и анализом различных сорбентов были выбраны: гидрогель на основе полиакриламида, сапропель, глауконитовый песок и ракушечник.
В качестве влагосорбентов предлагается использовать: гидрогель на основе полиакриламида, сапропель, глауконитовый песок и ракушечник, что способствует увеличению водопроницаемости влагоемкости почвы (рис. 1).
в) г)
Рисунок 1 - Влагосорбенты композиции для защиты почв от водной эрозии: а) гидрогель; б) глауконитовый песок; в) ракушечник; г) сапропель
и
С учетом стоимости на полимер гидрогель «Штокосорб®» немецкого производства закупали в компании ООО «Ашленд Евразия» (г. Москва). С учетом цели и области применения был выбран гидрогель марки Medium с размером гранул 0,8^-2 мм.
Г идрогель «Штокосорб®» имеет показатель остаточного акриламида 0,05 % и очень высокую набухаемость. Гидрогель представляет собой коллоидный гель, средой которого является вода, а
дисперсная фаза частично соединяется с водой с образованием желеобразного материала. По своей сути гидрогели гидрофильны (т.е. любят воду) благодаря многочисленным полярным группам. Гидрогель выдерживает широкий диапазон температур: от - 21 °С до +100 °С. Он не токсичен для растений, почвенных организмов и грунтовых вод. По истечении срока годности полностью распадается на аммоний, углекислый газ и воду. Основным его недостатком является высокая стоимость. Гидрогель улучшает микроагрегатный состав и воднофизические свойства почвы.
Глауконитовый песок Аютинского месторождения Ростовской области является природным сорбентом, представителем слоистых и сложно-ленточных силикатов. Глаукониты снижают заболеваемость растений, активизируют деятельность полезных микроорганизмов в почвах. Положительный эффект достигается в результате пролонгирующего действия в качестве удобрения в течение ряда лет, а также долговременного улучшения структуры и геохимического типа почв. Глауконитовый песок улучшает водно-воздушный режим почвы и оказывает разрыхляющий эффект.
Для разработки композиции в нашем варианте выбран сапропель Семикаракорского месторождения Ростовской области. Сапропель представляет собой желеобразную массу почти черного цвета. Материалом для образования сапропелей являлись остатки организмов, населяющие толщу донных отложений воды (фито- и зоопланктон) и ее поверхность, высшие водные растения (макрофиты) и продукты их распада, а также поступающие с водосбора растворенные вещества и минеральные частицы. Сапропель содержит органические и минеральные компоненты, благоприятно влияющие на почву; содержит в себе полезные для почвы и растений микроорганизмы, которые при внесении в почву заселяют ее, выделяют фитогормоны, антибиотики, фунгицидные и бактерицидные соединения, что приводит к вытеснению патогенной микрофлоры.
Ракушечник Мишкинского месторождения (Аксайский район) Ростовской области является разновидностью известняка, который состоит преимущественно из обломков раковин морских животных. Имеет широко развитую капиллярную систему в своей микроструктуре, которая заполнена воздухом, благодаря этому улучшает воднофизические свойства почвы. Ракушечник обогащает почвы коллоидными частицами, увеличивает ее влагоемкость, а также улучшает механическую структуру почвы, влажность и аэрируемость.
Совместное использование компонентов позволит эффективно противостоять процессам эрозионного смыва.
При интенсивном поливе сначала происходит набухание гидрогеля в 3-4 раза больше своего веса, который превращается в мягкие прозрачные гранулы, способные поглощать большую часть воды. В то же время ракушечник и глауконитовый песок оказывают оструктуривающее и водоудерживающее действие на почву. Улучшение механической структуры, влагопоглотительной и влагоудерживающей способности почвы, увеличение в почве гумуса и основных питательных элементов
достигается в результате органического обмена между сапропелем и почвой.
В таблице 1 рассчитаны коэффициенты дисперсности и структурности почвы [2]. Анализ таблицы показывает, что фактор дисперсности при внесенной композиции в почву в 2 раза меньше - 3 % (т.к. происходит уменьшение степени разрушения микроагрегатов в воде), чем в почве до внесения композиции из влагосорбентов -6%. Повышение степени агрегатности и гранулометрического показателя структурности означает улучшение водопрочности структуры почвы и увеличение потенциальной способности ее к оструктуриванию (табл. 1).
Таблица 1 - Коэффициенты дисперсности и структурности почвы
Фактор Фактор Степень Г ранулометрический
дисперсности структурности агрегатности по показатель
по Н. А. по Фагелеру, % Бэйверу и Роадесу, структурности ПО
Качинскому, % % А. Ф. Вадюниной, %
Почва (контроль)
6 94 45 0,4
Почва + композиция (оптимальный состав)
3 97 82 1,3
В таблице 2 приведены данные по содержанию основных питательных элементов в почве, что подтверждает положение о том, что почва с внесенной в нее композицией содержит 3,0 % гумуса, по сравнению с гумусом почвы на контроле (2,4 %), а также происходит увеличение содержания азота, фосфора и калия (табл. 2).
Таблица 2 - Содержание основных питательных элементов в влагосорбентах и почве
№ п/п Влагосорбент Содержание питательных элементов в влагосорбентах и почве, мг/кг Г умус, %
Шз р205 К20
1 Г идрогель
2 Г лауконитовый песок 7,6 14,0 214,0 _
3 Сапропель 155,0 183,0 234,0
4 Ракушечник 1,1 17,1 54,0 _
Почва (контроль) 9Д 35,0 306,0 2,4
Почва+композиция (оптимальный состав) 10,7 35,5 364,0 3,0
Композиция из влагосорбентов при внесении в почву обеспечивает формирование в ней коллоидной структуры, происходит активизация почвенной микрофлоры, стимулирование процессов гумосообразования, улучшение микроагрегатного состава и воднофизических свойств почвы: увеличение водопроницаемости и
влагоемкости почвы.
Система внесения композиции из влагосорбентов пригодна для хозяйства только в том случае, если обеспечивает получение плановой урожайности сельскохозяйственных культур с одновременным улучшением водно-физических свойств и плодородия почв.
Непосредственную разработку внесения влагосорбентов композиции целесообразно проводить в такой последовательности:
- выявление основных наиболее подверженных ирригационному смыву полей на основании различных карт;
- разработка общей схемы системы и годовых планов
применения влагосорбентов. Здесь должны найти отражение следующие мероприятия: определение доз внесения каждого
влагосорбента композиции; составление баланса питательных веществ в почве; выявление наиболее рациональных способов и приемов внесения композиции из влагосорбентов в почву;
- определение экономической эффективности разработанной композиции из влагосорбентов;
- составление календарного плана применения композиции из влагосорбентов для определения потребности в рабочей силе, тракторах, автомобилях, машинах по смешиванию и внесению композиции для выполнения годового плана применения композиции из влагосорбентов.
Библиографический список
1. Васильев, С. М. Экологическая концепция оценки воздействия оросительных систем на ландшафты Нижнего Дона [Текст]/С.М. Васильев, В.Ц. Челахов, Е.А. Васильева. -Ростов н/Д: Изд-во СКНЦ ВШ, 2005. - 308 с.
2. Вадюнина, А. Ф. Методы исследования физических свойств почв [Текст]/А.Ф. Вадюнина, З.А. Корчагина. - М.: Агропромиздат, 1986. -416 с.
3. Полуэктов, Е.В. Эрозия и дефляция агроландшафтов Северного Кавказа [Текст] /Е.В. Полуэктов. - Новочеркасск, 2003. - 297 с.
E-mail: ROSNIIPM@novoch.ru
