CC BY
113
УДК 631.432.1
РЕГУЛИРОВАНИЕ УРОВНЯ ГРУНТОВЫХ ВОД С ЦЕЛЬЮ ЕГО ВЛИЯНИЯ НА ПИЩЕВОЙ РЕЖИМ ПОЧВ
А.С. Штучкина, В.А. Биленко, к.т.н.
Рязанский ГАТУ им. П.А. Костычева, e-mail: anohina83@mail.ru
В статье рассмотрено влияние осушения на динамику основных элементов почвы, а также отмечена необходимость регулирования уровня грунтовых вод по периодам вегетации растений. Приведены различные технологические схемы для автоматизации управления водным режимом мелиорируемых массивов с целью влияния на пищевые режимы торфяных почв.
Ключевые слова: норма осушения, период вегетации, пищевой режим, элементы питания, уровень грунтовых вод, урожайность.
LEVEL CONTROL OF GROUND WATER TO ITS EFFECT ON SOIL FOOD REGIME
A.S. Shtuchkina, V.A. Bilenko
The article examines the impact of drainage on the dynamics of the main elements of the soil, and also notes the need for regulation of ground water level during the vegetation period. Are the various technological schemes to automate the management of reclaimed water regime arrays to influence dietary regimes peat soils.
Keywords: rate of drainage, vegetation period, feeding regime, batteries, groundwater levels, yield.
Использование избыточно увлажненных заболоченных земель требует поддержания на них нужного для сельскохозяйственных культур водного, воздушного, биологического, питательного и теплового режимов почвы. Многолетние наблюдения за водно--воздушным режимом мелиорируемых почв Центральной Мещеры показали, что оптимальная влажность и аэрация в корнеобитаемом слое создаются при уровне грунтовых вод в среднем за вегетацию для многолетних трав - 60-80 см, зерновых - 65-95 см, картофеля, капусты и корнеплодов - 85-110 см от поверхности почвы [1]. Так как требования растений к водно -воздушному режиму по периодам их вегетации не одинаковы, то значения норм осушения во времени также изменяются, поэтому уровень грунтовых вод (УГВ) должен устанавливаться в соответствии с фазами вегетации сельскохозяйственных культур. Таким образом, норма осушения не остается постоянной, а изменяется во времени и она должна быть такова, чтобы обеспечивала, с одной стороны, необходимую аэрацию почвы и, связанный с этим пищевой и тепловой режимы, а с другой - достаточную для растений влажность почвы (особенно в сухие периоды).
На практике время вегетации лучше всего разделять на три периода: предпосевной, посевной и вегетационный [2]. В силу изменения требований растений и условий погоды УГВ на осушаемых площадях приходится регулировать. Влияние осушения вполне отчетливо сказывается на пищевом режиме торфяных почв, особенно на глубоком осушении.
Изучение вопросов пищевого режима проводилось Зональной опытной мещерской станцией в Рязанском районе на болоте Кальское, осушенном редкой сетью глубоких открытых каналов, проложенных на расстоянии 450-500 м. В результате такого осушения сложилось три различных типа осушения: участки с УГВ около 204 см с колебаниями 184-223 см за вегетацию, условно именуемое в дальнейшем глубокое осушение; 120 см (95-151) - среднее и мелкое - 86 см с колебаниями 72105 см [3]. На основании результатов наблюдений, полученных в данном опыте, нами в 2013 г. был проведен
анализ динамики основных элементов питания в почве в зависимости от глубины осушения.
Данные таблицы 1 показывают высокую обеспеченность нитратным азотом на всех типах осушения. Усиленные процессы нитрификации приводят к образованию чрезмерно большого количества нитратов и к потере их от вымывания. Высокая интенсивность этих процессов обеспечивает накопление вполне достаточных запасов усвояемого азота, поэтому в этом случае не целесообразно вносить азотные удобрения. При анализе грунтовых вод фосфор в них не обнаружен, то есть он не вымывается с грунтовыми водами и это может говорить о прочной фиксации его торфяной почвой. Калий в грунтовой воде содержится в течение всей вегетации. Также в динамике обменного калия обнаруживается значительное его содержание в верхних горизонтах почвы, преимущественно в зоне внесения калийных удобрений.
Сформированные на данном опытном участке различные уровни грунтовых вод обеспечили различные водные режимы почвы, что, в свою очередь, сложило существенные различия в содержании в почве элементов питания.
1. Динамика основных элементов питания в торфяной почве при различных условиях водного _ режима, мг/кг сухой почвы
Тип осушения Май Июнь Июль Август Сентябрь
Нитратный азот
Глубокое 1555 1448 2030 1932 1895
Среднее 985 1124 1090 1158 1942
Мелкое 601 758 1286 1145 1089
Подвижный фосфор
Глубокое 1623 1237 2156 1324 2459
Среднее 624 2155 2575 2089 1725
Мелкое 3147 2955 3906 1902 4124
Обменный калий
Глубокое 899 1193 1066 1885 909
Среднее 1134 1370 1106 1448 677
Мелкое 598 608 980 576 432
Регулируя УГВ и водный режим почв можно формировать урожайность сельскохозяйственных культур, опираясь на их требования к основным элементам питания. Следовательно, осушение призвано создавать благоприятные условия для более эффективного использования всего комплекса факторов, способствующих росту продуктивности мелиорируемых угодий. Для получения гарантированного урожая в условиях осушения выявлена определенная необходимость дополнительного увлажнения, так как с изменением погоды происходят большие колебания УГВ. На осушаемых землях в годы с количеством осадков за май-август менее 250 мм УГВ к концу вегетации снижается до 150-170 см против весеннего 50-60 см. На торфяных почвах это приводит к иссушению па-
хотного слоя, и в этом случае величина урожая зависит от режима осадков. Поэтому для поддержания нужной влажности почвы на осушаемых землях часто приходиться проводить орошение (в периоды недостаточного выпадения осадков) или регулировать УГВ путем закрытия сооружений на сети и прекращения оттока воды с осушаемой площади, то есть проводить двустороннее регулирование влажности почвы.
В 2012 г. был получен патент на изобретение «Система дифференцированного регулирования уровнем грунтовых вод», использование которого позволит осуществлять автоматическое управление водным режимом мелиорируемого массива [4] и была разработана технологическая схема регулирования УГВ (табл. 2).
2. Блок-схемы
систем автоматизированного регулирования уровня грунтовых вод _на мелиорируемых массивах_
Мелиорируемый массив
Технологическая схема
Описание
При отсутствии внешнего источника водного питания
Устройство регулирования УГВ
Магистральный канал
Регулирование водного и отчасти питательного режимов почв достигается шлюзованием, прекращением оттока воды и орошением осушенных земель водой, собранной осушительной сетью с этого же массива
С гарантированным источником водного питания
Магистральный канал
Л
Устройство регулирования УГВ
Данная схема регулирования водного и питательного режимов почв подразумевает привод воды извне - осуществляется подачей из реки, озера, водохранилища и т.д.
Гарантированный водоисточник
С принудительной водоподачей в систему из водоприемника (замкнутая система)
Устройство регулирования УГВ
Магистральный канал
Водоприемник
Схема управления водным режимом с принудительной водоподачей в систему из водоприемника. Это достигается путем установления устройства для подачи воды в устье бассейна накопителя
Таким образом, использование разработанных нами устройств позволит добиться необходимого для тех или иных культур пищевого режима почв для получения стабильного и высокого урожая. Более того, описанные нами процессы полностью автоматизированы на протяжении всей вегетации, что позволит также экономить трудовые ресурсы.
Литература
1. Шуравилин А.В., Кибека А.И. Мелиорация. Учебное пособие. - М.: ИКФ «ЭКМОС», 2006. - 944 с.
2. Биленко В.А., Штучкина А.С. Тенденции совершенствования осушительно-увлажнительных систем на мелиорируемых землях / Экологическое состояние природной среды и научно-практические аспекты современных мелиоративных технологий: сб. научн. тр., вып. 4. - Рязань: Мещерский филиал ГНУ ВНИИГиМ Россельхозакадемии, 2010. - С. 43-48.
3. Головко Д.Г., Зоткина Т.А. Пищевой режим торфяников при различном осушении / Осушение, орошение и освоение земель, вып. 2, 1973. - С. 96-100.
4. Патент 2 458 203 С2 Российская Федерация, МПК Е02В 7/38. Система дифференцированного регулирования уровня грунтовых вод / В.И. Биленко, Ю.А. Мажайский, С.Г. Малюгин, А.С. Штучкина; заявитель и патентообладатель Рязанский агротехнологический ун-т, № 2010132398/13; заявл. 02.08.2010; опубл. 10.08.2012, Бюлл. № 22. - 5 с.
