Scientific journal

Scientific Review. Biological science

ISSN 2500-3399

ПИ №ФС77-57454

В мире ведутся научно-исследовательские работы, направленные на исследование образования и эволюции почв под влиянием коллекторно-дренажных вод, определение изменения плодородия в орошаемое земледелие, морфогенетическое строение, современное состояние плодородие и защита от отрицательных процессов, влияющих на них. В этом направлении влияние на засоление орошаемых почв под влиянием коллекторно-дренажных вод, определение миграции и аккумуляции, динамики солей, улучшение эколого-мелиоративное состояние, повышение плодородии и их охрана, получению качественного зерна уделяется особое внимание.

В Центральной Фергане при средней степени минерализации и слабого стока минерализованных грунтовых вод в пустынных условиях в засоленных почвах с низким содержанием гумуса при соотношении C:N 5,2–7,9 формировались луговые сазовые педолитные почвы [1].

В поливных условиях содержание солей в поливных водах в количестве 1–1,5 г/л служит дополнительным источником аккумуляции солей в почвах. При этом нарушается солевое равновесие и качество. Ясно одно – простые соли в почвах, несмотря на их подчиненное положение, влияют на энергетику почв и почвообразования, на физические, химические и биогеохимические свойства. Так же сильно влияют на протекающие в почве различные процессы [2, 3].

Цель исследования: определить состояние коллекторно-дренажных, смешанных вод различной минерализации и урожайность пшеницы под влиянием поливов минерализованными дренажными водами на орошаемых луговых сазовых среднесуглинистых почвах.

Материалы и методы исследования

Объектом исследования выбраны орошаемые луговые сазовые среднесуглинистые почвы и коллекторно-дренажные воды Центральной Ферганы, а также пшеница сорта «Половчанка». Предметом исследований являются влияние поливов минерализованной водой на ионный состав и изменения сухого остатка, агрохимических и физико-химических свойств почв, на агробиологические свойства пшеницы, с учетом ее требования к качеству минерализованной воды.

Полевые и лабораторные исследования проведены по «Методике полевых вегетационных опытов», агрохимические и гидрохимические исследования по методике, методы агрохимических, агрофизических и микробиологических исследований в поливных хлопковых районах. Статистический анализ полученных данных выполнен в компьютерной программе «Microsoft Excel», а также дисперсионным методом Б.А. Доспехова.

Результаты исследования и их обсуждение

В наших почвах емкость катионного обмена составляет 9–10 мг-экв. на 100 г почвы. Поглощающий комплекс насыщен кальцием до 5–6 мг-экв., который при орошении минерализованными водами довольно легко вытесняется натрием и магнием. Под влиянием этого процесса вновь образуется сернокислая соль кальция, т.е. гипс.

Средняя минерализация как дренажных, так и коллекторно-дренажных и смешанных вод колеблется в интервале 2,85–4,80 г/л. (табл. 1), они опасные с точки зрения засоления почв, и они относятся к группе солоноватые, где их минерализация оценивается как ниже 5 г/л. Во все годы исследования нами проведены по 3 вегетационных полива, количество и качество их было близким с учетом этого положения, нами эти данные усреднены для каждого вегетационного периода по годам, из которых видно, что в этих водах отсутствует нормальная сода. В арычных водах показатели как анионов, так и катионов низкие по сравнению с минерализованными водами. Например, гидрокарбонаты, содержание которых в арычных водах колеблется в интервале 0,0055–0,072 г/л, тогда как в минерализованных водах составляет 0,220–0,261 г/л. Аналогичная ситуация наблюдается по хлору, сульфатам, а также катионам. Ожидались высокие показатели, характерные для сульфатов, которые в минерализованных водах содержатся в пределах 1,30–1,72 г/л.

Следует отдельно подчеркнуть, что содержание магния близко с кальцием. Содержание магния варьирует в пределах 0,165–0,250 г/л, а кальция 0,258–0,320 г/л.

И все же под воздействием минерализованных вод постепенно происходит засоление почв, а отрицательное влияние засоления почв проявляется не только в виде токсического действия солей, но и в виде изменения физико-химических свойств почв, повышения щелочности и ухудшения водно-физических свойств, снижения урожайности некоторых сельскохозяйственных культур.

Поэтому, изучая возможности использования минерализованных вод для орошения, нельзя ограничиться только констатацией получения урожая при поливе почвы водами той или иной концентрации солей. Необходимо в каждом отдельном случае, на конкретных почвенно-климатических условиях изучать почвенные и агробиологические процессы, для этого следует создать и изучать цифровую карту [4].

В условиях близких к нашим, на суглинистых почвах, возможность применения для орошения минерализованных вод ограничивается рядом причин, таких как уровень залегания грунтовых вод, механический состав, химическое состояние почв, состав растений и другие.

Несмотря на это, основная проблема при использовании минерализованных вод для орошения в этих районах предупреждение засоления орошаемых земель [5–7], где биогеохимические условия таковы, что они способствуют обогащению природных вод и почв солями кальция, в том числе гипсом, в результате которого исключается опасность осолонцевания почв. Для разных условий предельно допустимая концентрация солей минерализованных вод различена. С поднятием уровня залегания грунтовых вод возможность полива минерализованными водами снижается. В таком положении грунтовые воды служат источником засоления почв. При этом чем выше уровень грунтовых вод, тем выше засоление почв, но это положение не всегда оправдано тем, что засоление почв зависит так же и от концентрации грунтовых вод. Чем выше уровень грунтовых вод, тем меньше мощность почвенного слоя. Практика показывает, что при уровне грунтовых вод 1,5–3,0 м соли накапливаются в основном в слое почве мощностью до 60 см, а при более глубоком залегании грунтовых вод – в слое мощностью 100 см.

В этих условиях вымытые соли во время полива, из пахотного слоя снова возвращаются капиллярными движениями от грунтовых вод. В полевых условиях, создание промывного режима связано с нормой орошения, где промывной режим орошения в вегетационный период не всегда оправдан. Это связано с вымыванием питательных элементов и воднорастворимого гумуса, которые все же приводят к некоторому, снижению урожая сельскохозяйственных культур, из-за нарушения питательного режима растений и физико-химических свойств почв.

В пользу использования минерализованных вод повышенной минерализации можно приводить данные зарубежных авторов, которые приведены [8], где сахарная кукуруза, лён, хлопчатник дали повышенный урожай при сульфатной минерализации. Тот же автор пишет, что роль серы в нормальном метаболизме общеизвестна.

Она имеет первостепенное значение в жизнедеятельности растений, является составной частью многих компонентов клетки, играет важную роль в свойствах и структурных превращениях белковой молекулы, в окислительно-восстановительные процессы и энергетическом обмене клетки. Метаболизм серы представляется в нижеследующем виде [8]. В целом растения нуждаются наряду с другими практически во всех ионах водной вытяжки в том или ином количестве. Эти ионы в растениях выполняют различные метаболические роли. Например, калий и натрий изменяют активность ферментов, а хлор участвует в фотосинтетической, деятельности, а также создании урожая. В присутствии высоких концентраций серы наблюдается снижение биосинтеза, серосодержащих аминокислот и включение серы в белки.

В клетках синтез осуществляется за счет прямого действия избытка сульфатов на активность соответствующих ферментов по принципу обратной связи. Очевидно, вновь образованная серная кислота вновь вернется в начальную стадию образования аминокислот и белков в группу а.

Эта схема работает в определенных интервалах содержания сульфатов в растворе, выше которого отрицательно действует на этот процесс. Но и недостаток серы тоже влияет на процесс образования серосодержащих аминокислот, в том числе белков. Исследованные нами воды, которые использовались, для полива пшеницы сорта «Половчанка», по общей минерализации относятся к группе слабоминерализованных, где содержание плотного остатка колеблется в интервале 2,8–4,8 г/л, а по анионному составу к типу сульфатной минерализации, где отношение Cl:SO4 колеблется в интервале 0,12–0,19. Полевые исследования проведены с 2016 по 2018 г. Ежегодно осенью были проведены посевы пшеницы сорта «Половчанка». Влияние поливов на фенологические показатели и урожайности пшеницы приведены в табл. 2.

Из представленных в таблице данных видно, что минерализованные воды различной степени засоления влияют на рост, развитие и урожайность пшеницы по-разному. Так, например наибольший рост растений характерен для четвертого варианта, где высота пшеницы в фазе зрелости достигает 110,4–114,3 см. Примерно такая же закономерность наблюдается и в предыдущие фазы роста. На второе место по этим показателям выходит вариант, где поливы проведены только коллекторными водами. Во все годы исследования, проведены по три полива с вышеуказанными концентрациями поливных вод. Агротехника возделывания принята как в фермерском хозяйстве. Все же, на наш взгляд, обнаруживается интересный факт, то есть ожидали, что полив минерализованной водой определенно снижает урожай пшеницы, как в хлопчатнике ([9] и др.). Оказалось, что не все минерализованные воды отрицательно влияют на урожайность пшеницы. Нами обнаружено, что количество зерна пшеницы и соломы под влиянием смешанных коллекторно-дренажных и речных вод с минерализацией до 3,8 г/л не только не снижает урожай пшеницы сорта «Половчанка», но и увеличивает его по сравнению с контролем, где поливались только арычными (речными) водами с концентрацией воднорастворимых солей до 1,1 г/л. Можно предполагать, что при поливе минерализованной водой пшеницы повышается количество воднорастворимой серы в почве, которая в настоящее время включается в состав питательных элементов растений. Следовательно, улучшается питательный режим пшеницы в отношении серы. Кроме того, не исключено, что положительное влияние орошения минерализованной водой на рост и развитие, а также урожайность пшеницы сорта «Половчанка» объясняется относительной сбалансированностью ионов в поливных водах.

В целом за три года урожайность пшеницы (табл. 3) в варианте с поливами смешанной водой составила 44,5 ц/га, тогда как на контрольном, варианте составляет 43,1 ц/га. Следовательно, размещение сельскохозяйственных культур и урожайность определяет допустимость концентрации поливных вод [10], от которых зависит и качество пшеницы.

Но особо следует подчеркнуть, что в варианте с поливами только дренажной водой урожайность снижается и составляет 37,9 ц/га.

Математико-статистическая обработка полученных данных показывает, что при средней урожайности (в среднем за 3 года по опыту) 41,65 ц/га среднеквадратичное отклонение составляет ±2,8, коэффициент вариации составляет ±6,9, коэффициент корреляции с плотным остатком почвы (среднее в слое 0–100 см, за три года 1,21 %) составляет 0,58, то есть связь положительная средней тесноты.

Заключение

В результате поливов пшеницы сорта Половчанка с водами указанного состава и типа в среднем за три года получен урожай зерна порядка 37,9–44,5 ц/га, на варианте с поливами только речными водами 43,1 ц/га, а на втором варианте, где поливы были проведены только дренажными водами, урожай зерна составил 37,9 ц/га, то есть наблюдается явное отрицательное влияние минерализации и химического состава дренажных вод, где рентабельность тоже низкая и составляет 19,5 %, в последующих вараинтах (3, 4) этот показатель варьирует в пределах 26,2–3,9 %.

Динамика роста пшеницы также зависела от варианта поливов, высота растений снизилась с увеличением минерализации поливной воды, на формирование урожая зерна и соломы минерализация поливных вод оказали существенное влияние, особенно в варианте с поливами дренажной водой. Несмотря на это, результаты исследования подтвердили целесообразность полива минерализованной водой с минерализацией до 3,8 г/л на среднесуглинистых почвах в годы острого дефицита арычной воды, что позволило получение довольно высокого урожая зерна и порядка 44,5 ц/га.