Критериальные показатели для установления орошаемого и неорошаемого режимов при циклическом орошении

Показатели оптимальности параметров почв необходимы для определения системы мер мелиоративного воздействия на почву, а также для контроля при оценке ее состояния почвы в условиях интенсивного использования.

Величина отклонения параметров деградированной почвы от не деградированной характеризуется как степень деградации.

Определить состояние почв позволят показатели деградации орошаемых земель, составленные на основе собственных многолетних исследований и привлечения материалов исследователей, работающих в этом направлении (таблицы 1, 2) [13-21]. Критериальные показатели разработаны для наиболее подверженных дщрадации почв - орошаемых черноземов обыкновенных, черноземов южных.

Таблица 1 - Критерии деградации орошаемых черноземов обыкновенных

1 Указатель

Критерий деградации

0

1

2

3

1

2

3

4

5

Агрофизические:

- плотность сложения, т/м3

< 1,10

1,15-1,2

1,20-1,25

> 1,25

- водопрочность агрегатов, %

>40

40-30

30-20

< 20

- водопроницаемость, мм/мин

> 1,0

1.0 0.8

0,8-0,6

<0,6

Физико-химические: токсичные соли, %:

- с участием соды

<0,05

0,05-0,1

0,11-0,2

>0,2

- без соды

<0,10

0,10-0,2

0,21-0,3

>0,3

Токсичная щелочность, мг-экв./100 г почвы

<0,7

0,7-1,0

1,1-1,6

> 1,6

Почвенно-поглощающий комплекс, %: - кальций

>85

85-82

82-80

<80

- магний

< 15

15-16

16-17

> 17

- натрий

< 1,0

1,0-2,0

2,0-3,0

>3

Продолжение таблицы 1

1

2

3

4

5

Агрохимические:

- гумус, %

>4,4

4,4-4,1

4,0-3,8

<3,8

- Сг.к. : Сф.к.

>2,0

2,0-1,5

1,4-1,1

< 1,0

Подвижный фосфор, мг/100 г почвы

>4,5

4,5 4,1

4,0 3,8

<3,8

Обменный калий, мг/100 г почвы

>50

50-42

41-35

<35

Уровень грунтовых вод при минерализации, г/дм3:

-<3,0

>3,0

3,0 2,0

1,9-1,0

< 1,0

->3,0

>5,0

5,0-3,0

2,9-2,0

<2,0

Примечание - 0 - недеградированные почвы; 1 - слабодеградированные;

2 - среднедеградированные; 3 - сильнодеградированные почвы.

Таблица 2 - Критерии деградации южных черноземов (комплексный покров)

Показатель

Критерий деградации

0

1

2

3

Агрофизические:

- плотность сложения, т/м3

< 1,20

1,20-1,25

1,25-1,3

> 1,3

- водопрочность агрегатов, %

>40

40-30

30-20

<20

- водопроницаемость, мм/мин

>0,8

0,8-0,6

0.6-0.4

<0,4

Физико-химические: токсичные соли, %:

- с участием соды

<0,05

0,05-0,1

0,11-0,2

>0,2

- без соды

<0,10

0,10-0,20

0,21-0,3

>0,3

Токсичная щелочность, мг-экв./100 г почвы

<0,7

0,7 1,0

1,1 1,6

> 1,6

Почвенно-поглощающий комплекс, %: - кальций

>80

80-78

77-75

<75

- магний

<20

17-18

19-20

>20

- натрий

<3,0

3,0-4,0

4,0-5,0

>5,0

А|рохимические:

- гумус, %

>3,4

3,4-3,2

3,2-3,0

<3,0

- Сг.к. : Сф.к.

> 1,5

1,5-1,3

1,3-1,0

< 1,0

Подвижный фосфор, мг/100 г почвы

>4,5

4,5^4,1

4,0-3,8

<3,8

Обменный калий, мг/100 г почвы

>45

45-43

42-40

<40

Уровень грунтовых вод при минерализации, г/дм3:

-<3,0

>3,0

3,0-2,0

1,9-1,0

< 1,0

->з,0

>5,0

5,0 ,0

2,9 2,0

<2,0

Примечание - 0 - недеградированные почвы; 1 - слабодеградированные; 2 -среднедеградированные; 3 - сильно деградированные почвы.

Критерии деградации представлены четырьмя видами почв: недеградированные, слабодеградированные, среднедеградированные, сильнодеградированные. Показатели среднедеградированных почв соответствуют предельно допустимым параметрам почв, разработанным в Руководстве по контролю и регулированию почвенного плодородия орошаемых земель при их использовании [15].

Предложенные критерии деградации почв при орошении позволяют определить на ранних стадиях негативные почвенные процессы, которые приводят к снижению их плодородия и дальнейшему выбытию из сельскохозяйственного оборота. Поскольку черноземы обыкновенные самые плодородные почвы, их параметры изменения более жесткие, чем у черноземов южных, которые чаще всего встречаются в комплексе с солонцами.

Когда почвы достигают показателей средней деградации, необходимо предпринимать соответствующие меры для повышения их плодородия. Например, при поднятии грунтовых вод до 2 м, при котором происходит накопление солей в поверхностных горизонтах почвы, рекомендуется прекратить орошение и перевести почвы в неорошаемые условия с подбором сельскохозяйственных культур, понижающих УГВ. К таким культурам относятся озимая пшеница, люцерна, кукуруза на зерно.

При увеличении плотности почв до уровня среднедеградированных, рекомендуется пересмотреть способы обработки почв, внести органические удобрения, кальцийсодержащие мелиоранты, провести мульчирование поверхности почвы.

При содержании токсичных солей и обменного натрия на уровне слабой деградации необходимо перейти на выращивание соле- и солонцеустойчивых культур при неорошаемом режиме (биологической мелиорации).

Однако при достижении показателей щелочности и солонцева-тости, соответствующих уровню среднедеградированных почв, рекомендуется провести мелиорацию земель гипсом и другими гипсосодержащими веществами в профилактических дозах - 4-5 т/га. Эти приемы должны быть проведены непременно в режиме орошения, так как химические реакции по обмену натрия на кальций проходят во влажных условиях, а затем требуется дополнительная промывка продуктов этих реакций.

При снижении гумуса необходимо создать соответствующие условия для биохимической деятельности микроорганизмов в сторону синтеза, что усиливает гумификацию. Наибольшее разнообразие видового состава почвенных микроорганизмов и их высокая активность проявляются при влажности почвы 60-70 % НВ в интервале температур 20-30 °C. Даже при кратковременном внедрении в процесс анаэробных условий, что бывает при избытке полива, гумификация ослабевает. Поэтому лучшие условия для гумификации - это неорошаемые, они соответствуют природным факторам, при которых формировались почвы в естественных условиях. Но для деятельности микроорганизмов требуется свежее органическое вещество, поэтому следует выращивать культуры, которые дают много пожнивно-корневых остатков (многолетние травы), либо вносить в почву навоз крупного рогатого скота, птичий помет и другие органические удобрения. В случае отсутствия органики, рекомендуется использование зеленого удобрения (сидератов) или пожнивных остатков с измельчением и заделкой их в почву.

Таким образом разработанные показатели и критерии деградации почв позволяют предусмотреть в Волгоградской области мероприятия по воспроизводству плодородия почв и определить при каком режиме (орошаемом или неорошаемом) циклического орошения их проводить.

Для выбора режимов циклического орошения рекомендуется также использовать критерии благополучного экологического состояния почв и ландшафтов (таблица 3) [22].

Таблица 3 - Критерии благополучного экологического состояния

почв и ландшафтов [221

Показатель

Природная зона

степная

сухостепная

Содержание гумуса в почве, %

5-7

3-4

Степень засоления почвы, %

0,1-0,3

0,2-0,3

pH

7-7,5

7-8

Окислительно-восстановительный потенциал

400 600

350 500

Глубина грунтовых вод, м

8-10

5-7

Пределы регулирования влажности почвы, доли НВ

0,7-0,8

0,7 0,85

Отношение оросительной нормы к осадкам

0,3-0,5

0,6-1,0

Оросительная норма, М (по Л. В. Кирейчевой), мм

130-270

400-590

Минерализация поливной воды, г/л

0,5 0,7

1,0

Нисходящий ток воды, мм

30-40

40-80

Ирригационное питание на уровне грунтовых вод, доли М

0,1-0,15

0,20-0,25

Инфильтрационное питание, доли М

0,05-0,08

0,08-0,13

Отношение дренажного стока к питанию грунтовых вод

0,73-0,93

0,85-0,91

Влагообмен между почвой и грунтовыми водами, доли испарения

0,05-0,1

0,05-0,1

Допустимые пределы изменения У ГВ, м, в подзонах:

  • - бессточная
  • - дренированная
  • - интенсивно дренированная

0,3 0,5-1,0 1-2

0,5 1,0-1,5 1-1,5

По степени деградации земель оценивается уровень состояния почв. Высокий уровень соответствует относительно благополучному состоянию почвы. Средний и низкий уровень - средне- и сильнодс-градированным почвам.

В случае применения циклического орошения предлагается система показателей, оценивающих уровни состояния почв, разработанных для черноземов надпойменных террас (таблица 4) [23].

Таблица 4 - Показатели оценки уровни состояния почв при

использовании циклического способа орошения [23]

Показатель

Уровень состояния почв

высокий

средний

низкий

1

2

3

4

Черноземы I надпойменной террасы

Агрофизические:

- содержание агрегатов при мокром просеивании, %: 10-0,25 мм

65-70

55-64

40-54

- плотность сложения, г/см3

1,0-1,1

1,11-1,20

1,21-1,30

- пористость, %

55-65

54-50

49-45

- водопроницаемость агрегатов, мм/мин

1,2-1,0

0,9-0,5

0,4-0,2

- наименьшая полевая влагоемкость, % сухой массы почвы

>55

40-55

30-40

Физико-химические:

- токсичная щелочность (НСОз и Na + Mg), мг-экв./ЮО г почвы

<0,7

0,7-0,9

1,0-1,5

- содержание токсичных солей без участия соды, %

<0,1

0,10 0,35

0,36 0,50

- Са в ППК, %

>80

80-75

74-70

- содержание поглощенных Na + К, % от суммы катионов

< 1,0

1,0-2,0

2,0 ,0

Г идрохимические:

уровень грунтовых вод при минерализации:

- 3-5 г/дм3 (не щелочная вода)

>3,5

3,5-3,0

3,0-2,5

- > 5 г/дм3 (не щелочная вода)

>4,0

4,0-3,5

3,5-3,0

- 3-5 г/дм3(щелочная вода)

>4,5

4,5-4,0

4,0-3,5

- > 5 г/дм3 (щелочная вода)

>5,0

5,0—4.5

4,5-3,5

Биохимические:

- общее содержание гумуса в минеральном профиле почвы, %

>5

5-4

4-3

- плодородие почв, % от потенциального

>90

90-60

60-30

- питрификациопная способность, мг/кг почвы

>30

30-15

14-10

Эрозионная опасность:

- мощность гумусового горизонта в районах эрозии, м

>0,40

0,40-0,25

0,25-0,10

- мощность гумусового горизонта в районах дефляции, м

0,40

0,40-0,20

0,20-0,05

- площадь средне и сильно эродированных почв, % от общей площади

10

10-20

20-60

Продолжение таблицы 4

1

2

3

4

- превышение суммарных потерь почвы при эрозии над допустимыми нормами, т/га

< 1,0

1,0 3,0

3,0 6,0

Загрязнение почв тяжелыми металлами по суммарному показателю, мг/кг почвы

< 16

16,1-32,0

32,1 64,0

Урожайность сельскохозяйственных культур, % от средней

Проектная

Снижение урожая на 10-15%

Снижение урожая на 15-25 %

Черноземы II надпойменной

террасы

Агрофизические:

содержание агрегатов при мокром просеивании, %:

- 10 0,25 мм

60 70

50 59

45 49

- плотность сложения, т/м3

1,15 1,2

1,21 1,25

1,26 1,35

- пористость, %

50-60

49^5

44-39

- водопроницаемость агрегатов, мм/мин

> 1,0

0,9-0,7

0,7-0,4

- наименьшая полевая влагосмкость, % сухой массы почвы

>50

35-50

20-25

Физико-химические:

- токсичная щелочность (НСО? и Na + Mg), мг-экв./ЮО г почвы

<0.7

0,7-1,0

1,0-1,8

- содержание токсичных солей без участия соды, %

<0,1

0,1-0,4

0,41-0,55

- Са в ППК, %

>85

85-80

80-75

- содержание поглощенных Na + К, % от суммы катионов

< 1,0

1,0-1,5

1,5-2,0

Г идрохимические:

уровень грунтовых вод при минерализации:

- 3-5 г/дм (не щелочная вода)

>3,5

3,5 3,0

3,0-2,5

- > 5 г/дм3 (не щелочная вода)

> 4.0

4.0 3.5

3,5-3,0

- 3-5 г/дм3(щелочная вода)

>4,5

4,5-4,0

4,0 3,5

- > 5 г/дм3 (щелочная вода)

>5,0

5,0-4,5

4,5-3,5

Биохимические:

- общее содержание гумуса в минеральном профиле почвы, %

>6

6-5

5-4

- плодородие почв, % от потенциального

>90

90-50

50-30

- нитрификационная способность, мг/кг почвы

>30

30-20

20-15

Эрозионная опасность:

- мощность гумусового горизонта в районах эрозии, м

>0,50

0,50-0,30

0,30-0,20

- мощность гумусового горизонта в районах дефляции, м

0,40

0,40-0,30

0,30-0,10

- площадь средне и сильно эродированных почв, % от общей площади

10

10-20

20-50

- превышение суммарных потерь почвы при эрозии над допустимыми нормами, т/га

< 1,0

1,0-4,0

4,0-6,0

Загрязнение почв тяжелыми металлами по суммарному показателю, мг/кг почвы

< 16

16,1-32,0

32,1-64,0

Урожайность сельскохозяйственных культур, % от средней

Проектная

Снижение урожая на 10-15%

Снижение урожая на 15-20 %

Согласно данной разработке предлагается при циклическом чередовании орошаемого и богарного земледелия на орошаемых участках, соответствующих высокому уровню состояния почв, в системе севооборота на два-три года вводить влаголюбивые культуры.

Если по показателям оценки уровень состояния орошаемых почв оценивается как средний, то в системе севооборота вводятся солеустойчивые культуры, способствующие рассолению пахотного слоя.

В результате данный способ мелиорации черноземов обеспечит снижение последствий регулярного длительного орошения почвы и за счет чередования орошения почв с богарой позволит сохранить естественность агроландшафтов и обеспечить повышение урожайности и объем валовых сборов сельскохозяйственных культур.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ ОРИГИНАЛ   След >